【《直流调速系统的转速环与电流环的设计计算案例》1800字】

直流调速系统的转速环与电流环的设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u4652直流调速系统的转速环与电流环的设计计算案例 171611.1系统基本参数设定 191931.2转速调节器和电流调节器数学模型 2177271.3电流环的设计 2312891.3.1确定时间常数 27731.3.2选择电流调节器的结构 3228861.3.3选择电流环的参数 431111.3.4校验近似条件 4311451.3.5计算电流调节器电阻和电容 4270071.4转速调节器的设计 5214661.4.1确定时间常数 5323581.4.2选择转速调节器结构 5154541.4.3计算转速调节器参数 667361.4.4检验近似条件 617551.4.5计算调节器电阻及电容 7一般的设计多环系统控制的原则是：从内环到外环，首先是由电流环开始，设计完电流调节器后，再来设计转速调节器。1.1系统基本参数设定电动机的基本数据：；；；；允许过载倍数：；放大倍数：；电枢回路总电阻：；时间常数：；，电流反馈系数：；转速反馈系数：。1.2转速调节器和电流调节器数学模型工程设计方法以频率理论为基础。对于现代电气传动系统，仅以典型I型系统和典型II型系统的开环频率特性作为调速性能指标与系统设计参考之间的定量关系。系统的动态校正设计可以通过查表和简单计算来实现。自动控制理论已经证明，为了保证系统的稳定性和更好的稳态精度，许多控制系统的开环传递函数都是典型I型和典型II型系统。它们的开环传递函数是：典型I型系统： （6-1）典型II型系统： （6-2）在典型I型系统中，为了保证有足够的频带宽要参数选择才行，还得有足够稳定裕量，系统就会稳定。此时，应该确保： 或 （6-3）在典型II型系统中，为了保证： （6-4）系统会处在稳定状态。两个调速器的模型是采用工程设计方法来确定的。先从动态校正出发，来解决转速、电流调节器的结构上选型及参数设计的问题。根据系统的动态性能要求和系统的双闭环特性（电流环主要考虑跟随性，速度环主要考虑抗干扰性），电流环和转速环设计为典型I或典型II系统，设计完成后，对系统进行稳定性能指标验证。1.3电流环的设计本设计为双闭环直流调速系统整流装置采用三相桥式全控整流电路基本数据如下:1.3.1确定时间常数整流结束后的时间常数：。电流滤波的时间常数：。能够使滤波一定满足系统要求，因此取。则电流环小时间常数之和为。按照小时间常数近似处理，取。1.3.2选择电流调节器的结构系统在动态过程中，能使电枢电流保持在允许的范围内只有电流环，并利用突加的控制效果对系统进行无超调控制，或者超调量很好，动态结构简化图如下图6-1所示。图6-1电流环的动态结构简化图要求，因此 （6-5）根据设计要求电流超调量为，而系统调速范围D=10，，选用PI型电流调节器，电流环具有双惯性，为了实现系统的稳态无静差。其传递函数公式为：。式中：电流调机器的比例系数；电流调节器的超前时间系数。控制大的时间常数极点，可以减小调节器的零点对系统消耗，则。电流调节器的动态结构图6-2所示，其中公式为：。图6-2加入控制器的动态结构图1.3.3选择电流环的参数ACR超前时间常数：;电流环开环增益：要求时，应取，因此： ACR的比例系数为： （6-6）1.3.4校验近似条件电流环截止频率==135.1。晶闸管整流装置传递函数的近似条件： >，满足条件。忽略反电动势变化对电流环动态影响条件： ，则满足条件。电流环小时间常数近似处理条件： ，则满足条件。1.3.5计算电流调节器电阻和电容取运算放大器，各电阻值和电容值为：，取；，取；，取。故，其结构图6-3如下所示：图6-3电流调节器1.4转速调节器的设计1.4.1确定时间常数电流环等效时间常数：取则 （6-7）转速环滤波时间常数:根据所用测速发电机纹波情况，取，转速环小时间常数，取 （6-8）1.4.2选择转速调节器结构由于设计要求转速无静差，转速调节器必须含有积分环节；又根据动态设计要求，应按典型II型系统设计转速环。图6-4转速环等效动态结构图转速调节器的超前时间常数在设计调速系统时，我们可以将设计的电流作为调速系统的一个环节部分，其闭环传递函数为： （6-9）转速环的截止频率一般较低，因此可以认为是降阶近似为： （6-10）若按,选择参数,则: （6-11）按设计要求，选用PI调节器： （6-12）转速调节器的比例系数。1.4.3计算转速调节器参数按跟随和抗干扰性能都较好原则，取,则ASR的超前时间常数为： （6-13）转速环开环增益：。ASR的比例系数为：1.4.4检验近似条件转速环截止频率为： 电流环传递函数简化条件为：，满足条件。转速环小时间常数近似处理条件为：，满足近似条件。1.4.5计