转速电流双闭环直流调速系统设计

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1、《电力拖动自动控制系统》课程设计设计报告题目:转速电流双闭环直流调速系统设计学院信息科学与工程学院专业自动化班级0603学号200604134085学生姓名杨明指导老师潘炼日期2009/7/216转速电流双闭环直流调速系统设计1.设计题目转速、电流双闭环直流调速系统设计2.设计任务已知某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下：1）直流电动机：160V、120A、1000r/min、Ce=0.136Vmin/r，允许过载倍数λ=1.42）晶闸管装置放大系数：Ks=303）电枢回

2、路总电阻：R=0.4Ω4）时间常数：Tl=0.023s，Tm=0.2s，转速滤波环节时间常数Ton取0.01s5）电压调节器和电流调节器的给定电压均为10V试按工程设计方法设计双闭环系统的电流调节器和转速调节器，并用Simulink建立系统模型，给出仿真结果。系统要求：1）稳态指标：无静差2）动态指标：电流超调量σi≤5%；空载起动到额定转速时超调量σn≤10%3.设计要求根据电力拖动自动控制理论，按工程设计方法设计双闭环调速系统的步骤如下：1）设计电流调节器的结构和参数，将电流环校正成典型I型系统；2）在

3、简化电流环的条件下，设计速度调节器的结构和参数，将速度环校正成典型II型系统；3）进行Simulink仿真，验证设计的有效性。4.设计内容1）设计思路：带转速负反馈的单闭环系统，由于它能够随着负载的变化而相应的改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化，所以相对开环系统它能够有效的减少稳态速降。当反馈控制闭环调速系统使用带比例放大器时，它依靠被调量的偏差进行控制的，因此是有静差率的调速系统，而比例积分控制器可使系统在无静差的情况下保持恒速，实现无静差调速。16对电机启动的冲击电流以及电机堵转时的堵转电流，可

4、以用附带电流截止负反馈作限流保护，但这并不能控制电流的动态波形。按反馈的控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该基本量基本不变，采用电流负反馈就应该能够得到近似的恒流过程。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。按照电机理想运行特性，应该在启动过程中只有电流负反馈，达到稳态转速后，又希

5、望只有转速反馈，双闭环调速系统的静特性就在于当负载电流小于最大电流时，转速负反馈起主要作用，当电流达到最大值时，电流负反馈起主要作用，得到电流的自动保护。2)双闭环调速系统的组成：a.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

6、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。16b.系统动态结构图图2-2为双闭环调速系统的动态结构框图，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

7、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。1）按工程设计方法设计双闭环系统的ACR：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。a.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

8、数Toi，三相桥式电路每个波头的时间是0.0033s，为了基本虑平波头，应有（1～2）Toi=0.0033s，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。b.选择电流调节器结构16由设计要求：σi%≤5%，并保证系统稳态电流无误差，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)=检查对电源电压的抗扰性能：=