【《双闭环直流调速系统的电路原理分析》1800字】

双闭环直流调速系统的电路原理分析目录TOC\o"1-3"\h\u16567双闭环直流调速系统的电路原理分析 121021.1工作过程 1158781.2电流调节器ACR 2182071.3电流调节器的设计 2322331.4转速调节器ASR 4118321.5转速调节器的设计 41.1工作过程通常来说，直流电动机工作过程中，要求首先具有磁场，形成电流，然后添加励磁电压即可。往往电动机具体转速电压要远远低于常规值，速度调节器中将会有偏差信号出现，经过对信号进行放大处理将会输出比额定电压更低的电压。若直接借助额定电压来实现电机启动，那么电流将会突增至额定电流的10倍之大。如此一来，将会对电机转向造成影响，甚至出现火花等情况，影响系统的安全使用。因此，在直流电机启动前需要做好准备工作，要求限制启动电枢纽的电流。通常情况下，Z2型直流电动机启动瞬间过载电流不能超过整个系统电流的1.5~2倍。因为直流电机启动过程，速度调节器将处于开环状态，其输出电压将会以电流固定值直接输入电流调节器，并且借助最大电流给定值来确保通过电流调节器的电流是恒定的。电动机中最大电流能够通过控制速度调节器来进行调节。若电机转速逐渐提高且达到恒定值，那么速度调节器输入端偏差信号将会降低到零水平。此时，速度调节器与电流调节器均推出饱和状态，闭环调节过程逐步实现。关于负载也可能会造成转速变化，速度调节器输入端造成的偏差信号能够借助速度调节器、电流调节器来实现移相电压调整，进而改变整流桥中直流电压的输出，实现电机的转速偏差调节。此外，电流调节器还可以对由外部环境不稳定而产生突变电流进行调节，起到很好的稳压效果，确保直流电机可以正常运作。图2-1转速、电流双闭环直流调速系统电路原理图1.2电流调节器ACR电流调节器属于内环调节器，在外环转速的控制阶段，其主要功能是确保电流紧紧跟随着给定电压而产生改变。关于电流调节器的功能，可以在外部电网电压出现突变波动情况下，发挥出抗扰的效果，确保整个系统电压恒定。通常来说，直流电机转子转速动态环节，电流调节器能够确保电机获取都最大的工作电流，进而提升整体动态过程。若电机出现过载或堵转问题，将会对整个电枢电流最大值造成限制，而发挥出保护系统的功能。若故障已经被处理，系统便可以自动恢复正常，继续运作。由此可见，电流调节器在整个系统中将起到非常关键的作用，是非常有必要的[15]。按典型Ⅰ型系统设计，ACR选用PI调节器。调节器结构如下图所示。图2-2PI调节器结构图1.3电流调节器的设计基本数据直流电动机相应指标参数如下：采用他励直流电动机，额定电压=220V，额定电流=1.1A，额定转速是1600r/min，反电动势系数=0.1217V.min/r，许可过载倍数λ=1.1。PWM变换器参数如下：开关频率f=600Hz，放大系数=110。电枢回路总电阻大小是R=39Ω。时间常数：电磁时间常数=0.01143s，电力拖动系统机电时间常数=0.173s，转速环滤波时间常数=0.0038s。对应额定转速额定电压=10V。转速调节器最大输出电压10V，电流调节输出幅度同样是10V。计算反馈系数电流反馈系数：β=V/A转速反馈系数：V.min/r时间常数PWM变换器滞反时间：电流反馈滤波时间：电流环小时间：电流调节器结构由于，根据典型Ⅰ型系统设计标准可以采用PI调节器，相应传递函数是：计算电流调节器参数;取校验近似条件电流环截止频率：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的条件：=187.27，满足条件电流环小时间常数近似处理条件：，满足条件计算电流调节器的电路参数图2-3电流调节器取按上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为：，满足要求1.4转速调节器ASR同样，转速调节器在整个系统中是非常重要的，能够确保电机可以实现快速的给定电压输出，同时在电机稳态过程中能够降低转速误差。若采取PI调节器，便能够实现无级变速。一般情况下，ASR在负载出现改变情况下将会发挥抗扰效果，相应输出最大电流由设备自身决定[15]。依据典型Ⅱ型系统设计要求，本设计将采用PI调节器。1.5转速调节器的设计明确时间常数电流环等效时间：转速反馈滤波时间：转速环小时间常数:选择转速调节器结构根据设计标准，选择PI调节器，对应传递函数表达式：计算转速调节器参数结合系统特点，本文h取值5，那么ASR相应时间是：转速环开环增益是：ASR的比例系数：校验近似标准转速环截止频率：简化处理后电流环传递函数：，符合近似标准简化处理后转速环小时间常数：=65.6，符合近似标准按退饱和超调量的计算方式计算超调量设理想空载启动时z=0，由上述计算知：λ=1.1，R=39Ω,=1.1A,160