转速、直流双闭环调速系统

转速、直流双闭环调速系统引言：目前，需要高性能可控调速系统的领域多数都采用直流调速系统。转速、电（简称双闭环调速系统的过渡过程。一、总体设计0～15V0～10V范ASRACR的输入，ACRH桥。电流环反馈PWM二、硬件系统设计1、电源部分781515V电压。在78150～10V之间。原理图如图-1所示。图-11μF470μF，高频和低频都不会产生干扰。2、转速调节器为了实现转速无静差，在负载扰动作用前必须有一个积分环节，它包含在转ASR中。因为扰动作用点后会有一个积分环节，故转速环开环传递函性能好的要求。由此，ASRPI调节器，其传递函数为：W K

s1nASR

n sn含给定滤波与反馈滤波的PI型转速调节器原理图如图-2所示：3、电流调节器在设计电流调节器时，首先考虑把电流环校正成哪一类典型系统。从稳态要s1WACR

(s)K ii si含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI型电流调节器原理图如图-3所示：4、锯齿波发生器及比较电路锯齿波电压产生电路包括同相输入迟滞比较器和充放电时间常数不等的积分器两部分。该电路由于电容C的充放电途径不相同，使得输出端成为锯齿波电压。锯齿波电压产生电路如图-4所示：图-45、H桥及隔离驱动电路PWMM两端电压U的极性随全控型电力电子器件的开关状态而改变。可逆PWM变换器的PWM变换器的四个驱动电压波形如图-5所示：图-5三、系统参数整定一、电流环的设计1、时间常数确定滞后时间常数T。1s1因为T

1 ，故平均失控时间T=

=0.0005s。smax mf s 2smax电流环小时间常数由题目条件可知Toi

0.001s。故按小时间常数近似处理，取Ti

TTs

=0.0015s。选择电流调节器的结构

T 0.015根据设计要求：

5%，虽然 i T

10，但由于对电流超调量有较0.0015i严格的要求，对抗扰指标却没有具体要求，因此电流环仍按典I型系统设计。因此用PI型电流调节器，设计成典I型系统时其传递函数为：is1i选择电流调节器参数

WACR

(s)Ki siACR超前时间常数：T0.015si l电流环开环增益：要求 5%时,查表得K

0.5,因此i0.5

IiK s333.33sI于是ACR的比例系数为

T 0.0015iRiKiKiI Ks已知0.015sRK2.i s由题目所给条件可知最大允许电流Idm

2I

nom

，则电流反馈系数为：U* imIdm

10 /A23.7R带入以上数据有：

KiKI

i =6.167K校验近似条件转速环截止频率为w Kci I

s333.33s1.晶闸管装置传递函数近似条件：W 1ci s而13Ts

130.0005

666.67s1Wci

，即满足近似条件1TmTl忽略反电动势对对电流环影响的条件：Wci1TmTl1TmTl10.20.015而 3 =31TmTl10.20.015小时间常数近似处理条件：Wci

1 13 TT1 13 1 13 TTsoi1 1而 471.4s

，即满足近似条件3 0.00050.001计算调节器电阻和电容R0

oi40K，各电阻和电容值计算如下：RKRi i

6.17340K246.92K，取240K0.015C ii Ri

240103

106uF0.06uF,取0.06uF40.001C oi 106uF取oi R0

40103由以上参数可见，电流环可达到的动态指标为：%4.3%5%,满足设计要求。二、转速环的设计1.确定时间常数已知Ton

0.005s，由电流环设计可知，Ti

0.0015s故转速环小时间常数Tn选择转速调节器的结构

Ti

0.008sIIASRPI调节器，其传递函数为：s1选择转速调节器的参数

W K nASR n n按题目要求并参照课本相关表格，取h=5，则ASR的超前时间：转速环开环增益：

hTn

50.008s0.04s已知：

K h1N 2h2T n

62250.0082

1875s21.35,C0.12Vmin/r,T0.2s,R8,10e m10T 0.008s,n

U*nmnmax

rmin)200ASR的比例系数为：

(h1)CTK n 2hRT

m6.075n校验近似条件转速环截止频率为：w Kcn Nn

18750.0475s1电流环传递函数简化条件：w 1cn i而现在1 s133.33s1 50.0015i

cn满足简化条件113 113 Tioncn而现在

113 Tion12113 Tion120.00150.005

满足近似条件3计算调节器电阻和电容参照课本转速调节器原理图，已知R0

on40K,则RKRn n

6.07540K243K,取240K0.04C nn Rn

240103

106uF0.17uF,取0.2uF40.005C on 106uF0.5uF取0.5uFon R0校核转速超调量

40103参考课本公式有：n

%(

C n Tmax%)2(z) nomnC n* Tb mCh=5,

max%81.2%;Cb又因为是空载启动到转速为额定转速，故负载系数为z0,n*nI R 83.7

nom

,2而n

nom

dnom Ce

0.12

r/min246.67r/min,因此 81.2%22246.670.00816%20%即满足设计要求。n 200 0.2过度过程时间当h取5时，由课本表2-7可知，t/T8.80，故过度过程时间为：vCTnttts 2

eR(Idm

mI dL

8.80Tn

0.0818.800.008s0.151s0.5s。tv四、参考文献

8.80Tn

8.800.008s0.07s0.1s.陈伯时主编.电力拖动自动控制系统（4版）.北京：机械工业出版社，2011.低频弟子线路.北京：机械工业出版社，2010尔桂花 窦曰轩编.运动控制系统.北京：清华大学出版社，2002钱平主编.交直流传动控制系统.北京.高等教育出版社，2001部分参考网上资料五、附录1、系统原理图2、心得体会本次设计直流转速双闭环调速系统，对我有所启发，也检验了自己在课堂上学习知识掌握的深浅。对于本次系统的设计，我的感受主要有以下几点：I波作用，能够一定频段的