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双闭环V-M调速系统设计 第2页

更新时间:2009-12-31:  来源:毕业论文
双闭环V-M调速系统设计 第2页
1 引言
采用转速负反馈和PI调节的单闭环调速系统可以实现转速的无静差,如果附带电流截止负反馈作限流保护可以限制电流的冲击,但并不能控制电流的动态波形。我们希望系统在启动时,一直能有电机过载能力允许条件下的最大电流,电机有最大的启动转矩和最短的启动时间。这一点利用电流截止负反馈是很难实现的。
另外,在单闭环调速系统中,用一个调节器综合多种信号,各参数间相互影响,难于进行调节器的参数调速。例如,在带电流截止负反馈的转速负反馈的单闭环系统中,同一调节器担负着正常负载时的速度调节和过载时的电流调节,调节器的动态参数无法保证两种调节过程均具有良好的动态品质。
为了解决单闭环调速系统存在的问题,可以采用转速、电流串级调速系统,即转速电流双闭环调速系统,采用两个调节器分别对转速和电流进行调节。

2 双闭环调速系统的组成
2.1双闭环调速系统电路原理图
图2-1为转速、电流双闭环调速系统的原理图。图中两个调节器ASR和ACR分别为转速调节器和电流调节器,二者串级连接,即把转速调节器的输出作为电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。电流环在内,称之为内环;转速环在外,称之为外环。
两个调节器输出都带有限幅,ASR的输出限幅什Uim决定了电流调节器ACR的给定电压最大值Uim,对就电机的最大电流;电流调节器ACR输出限幅电压Ucm限制了整流器输出最大电压值,限最小触发角α。
 
2.2双闭环调速系统动态结构图
双闭环调速系统的动态结构如图2-2所示,由于电流检测信号中常含有交流分量,须加低通滤波,其滤波时间常数Toi按需要选定。滤波环节可以抑制反馈信号中的交流分量,但同时也给反馈信号带来了延滞。为了平衡这一延滞作用,在给定信号通道中加入一个相同时间常数的惯性环节,称作给定滤波环节。其作用是:让给定信号和反馈信号经过同样的延滞,使二者在时间上得到恰当的配合,从而带来设计上的方便。
由测速发电机得到的转速反馈电压含有电机的换向纹波,因此也需要滤波,滤波时间常数用Ton表示。根据和电流环一样的道理,在转速给定通道中也配上时间常数为Ton的给定滤波环节。
3 按工程设计方法设计双闭环系统的ACR和ASR
设计多环控制系统的一般原则是:从内环开始,一环一环地逐步向外扩展。在这里是:先从电流环入手,首先设计好电流调节器,然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节,再设计转速调节器。
3.1ACR的设计
(1)确定时间常数
整流滤波时间常数Ts,三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.0017s;电流滤波时间常数Toi,三相桥式电路每个波头的时间是3.33ms,为了基本虑平波头,应有(1~2)Toi=3.33ms,因此取Toi=2ms=0.002s;电流环小时间常数T∑i,按小时间常数近似处理,取T∑i=Ts+Toi=0.0037s。
(2)选择电流调节器结构
由设计要求:σi%≤5%,而且:
 
因此可按典型I型系统设计,电流调节器选用PI型,其传递函数为:
                         WACR(s) =
(3)选择电流调节器参数
ACR超前时间常数: ;电流环开环增益:要求σi%≤5%时,应取 ,因此:
 
于是,ACR的比例系数为:
     
(4)校验近似条件
电流环截止频率 ;晶闸管装置传递函数近似条件为:  现在, ,满足近似条件;忽略反电动

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