按工程设计方法设计双闭环调速系统

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1、2-4按工程设计方法设计双闭环调速系统木节提要□双闭环调速系统的动态结构□双闭环调速系统电流调节器的设计□双闭环调速系统转速调节器的设计□转速调节器退饱和时转速超调量的计算一、双闭环调速系统的动态结构转速、电流双闭环调速系统。双闭环调速系统的动态结构图双闭环调速系统的实际动态结构图与前而接触到的结构图的区别增加了滤波环节，包括电流滤波、转速滤波和两个给定信号的滤波环节。其中.反馈：测速发电机输出电压含有电机的换向纹波，需要滤波。因而反转速反馈滤馈信号带來延滞。给定：使给定信号和反馈信号经过同样的延滞波时间常数♦♦^―Toi+1反馈：电流

2、检测信号中常含有交流分量，需要低通滤波。电流反馈滤给定：道理同上。（补偿反馈通道这一惯性作用。）波时间常数调速系统的其它部分少以前一样。二、双闭环调速系统电流调节器的设计设计分为以下几个步骤：1.电流环结构图的简化2.电流调节器结构的选择3.电流调节器的参数计算4.电流调节器的实现1.电流环结构图的简化简化内容忽略反电动势的动态影响等效成单位负反馈系统小惯性环节近似处理①忽略反电动势的动态影响及条件转速、电流双闭环调速系统：忽略反电势ETTt（电磁时常）«Tm（机电时常；电流调节过程比转速和反电动势的变化过程快得多，在按动态性能设计电流

3、环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，即AEeO。这时，电流环如下图所示。忽略E条件:②等效成单位负反馈系统如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定信号改成l*i（s）/B,则电流环便等效成单位负反馈系统：①小惯性环节近似处理故后，由丁・Ts和Toi一般都比T1小得多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节,其时间常数为TEi=Ts+Toi简化的近似条件为：电流环结构图最终简化成:1.电流调节器结构的选择典型系统的选择对电流环的要求：(a)希望其跟随性能好(快)(b)具有保护特性(c)对电网电压波动的及时抗扰

4、作用己知：跟随性能好一选择典型1型系统抗扰性能好一选择典型II型系统T一玄T2Ti经查表知，典型1和典型I［抗扰性能接近。所以电流环-•般应选典型T型，在这种情况下，跟随性能好，而抗扰性能也不差。电流调节器结构选择从电流环结构图的最终简化形式表明，电流环的控制对彖是双惯性型的，要校正成典型I型系统，显然应采用P1型的电流调节器，其传递函数可以写成炉ACR(S)=£（申+1）式中Ki一电流调节器的比例系数;ti一电流调节器的超前时间常数。为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消,选择Kg则电流环的动态结构图便成为典型I形式，其屮校正

5、后电流环的结构和特性①动态结构图：K种如+1”②开环对数幅频特性:1.电流调节器的参数计算电流调节器的参数冇：Ki和Ti其中「严A（T1为己知参数）剩下的只有比例系数Ki,可根据所需要的动态性能指标选取。在一般悄况下，希望电流超调星oi<5%，查表可知，可选g-0.707,KITEi-0.5,则K、Lb式和式A得到TtR2匕叽R(刀2K0Gi(2-b)注意：如果实际系统要求的跟随性能指标不同，式（2-a）和式（2-b）当然应作相应的改变。此外，如果对电流环的抗扰性能也冇具体的耍求，还得再校验一下抗扰性能指标是否满足。1.电流环校验近似条

6、件以上设计结果是在一系列假定条件下得到的，具体设计吋必须加以校验。典型I型系统：KZciKI为典型I型系统开环放大倍数3ci电流坏截止频率V（晶闸管触发和整流装置的传函由一个滞后环节近似成惯性环节）（忽略反电势对电流环的作用）（处理小惯性环节的条件）近似条件三、双闭环调速系统转速调节器的设计设计分为以下儿个步骤：1.电流环的等效闭环传递函数2.转速调节器结构的选择3.转速调节器参数的选择4•转速调节器的实现1.电流内环的等效传递函数当电流环设计好后，可以把它看作是转速环小的一个环节，求出英等效传递函数，然后就可以用与设计电流环类似的方法

7、來设计转速环。电流环的闭环传递两数，由下图可知_h(s)_s(2i$+l)_飞：($)/0一匚K一sgs+1)S+丄s+1KKx传递函数化简忽略高次项，上式可降阶近似为兀liG)u——S+1高阶系统的降阶近似条件（之前已介绍）:式中3cn—转速坏开坏频率特性的截止频率。电流环等效传递函数接入转速环内，电流环等效环节的输入呈应为因此电流环在转速环中应等效为丄爪$）一P~丄卄］K这样，原来是双惯性环节的电流环控制对象，经闭环控制后，可以近似地等效成只冇较小时间常数的一阶惯性环节。物理意义：电流进行闭坏控制后，改造了控制对彖，加快了电流

8、的跟随作用，这是局部闭环（内环）控制的一个重要功能。1.转速环的动态结构图用等效传递函数表示电流环后，整个调速系统的动态结构图如下图所示。转遠环为动态纭啕多及M简化系统等效和小惯性的近似处理和电流环屮一样，