中主电路,电流调节器及转速.doc

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1、..中北大学电力拖动自动控制系统课程设计说明书学生：学号：学院：信息与通信工程学院专业：自动化题目：双闭环V-M调速系统中主电路，电流调节器及转速调节器的设计指导教师：2011年8月25日.....中北大学电力拖动自动控制系统课程设计任务书11/12学年第一学期学院：信息与通信工程学院专业：自动化学生姓名：学号：课程设计题目：双闭环V-M调速系统中主电路，电流调节器及转速调节器的设计起迄日期：8月22日～8月26日课程设计地点：中北大学指导教师：下达任务书日期:2011年08月22日课程设计任务书.....

2、一、设计题目：双闭环V-M调速系统中主电路，电流调节器及转速调节器的设计。二、已知条件及控制对象的基本参数：（1）已知电动机参数为：=3kW，=220V，=17.5A，=1500r/min，电枢绕组电阻=1.25，=3.53。采用三相全控桥式电路，整流装置阻=1.3。平波电抗器电阻=0.3。整流回路总电感L=200mH。（2）这里暂不考虑稳定性问题，设ASR和ACR均采用PI调节器，ASR限幅输出=－8V，ACR限幅输出=8V，最大给定=10V，调速围D=20，静差率s=10%，堵转电流=2.1，临界截止电

3、流=2。（3）设计指标：电流超调量δ%5%，空载起动到额定转速时的转速超调量δ10%，空载起动到额定转速的过渡过程时间t0.5。三、设计要求（1）用工程设计方法和[西门子调节器最佳整定法]*进行设计，决定ASR和ACR结构并选择参数。（2）对上述两种设计方法进行分析比较。（3）设计过程中应画出双闭环调速系统的电路原理图及动态结构图.....（4）利用matlab/simulink进行结果仿真。*为可选作容四、设计方法及步骤：Ⅰ用工程设计方法设计（1）系统设计的一般原则：（2）电流环设计1）确定时间常数2）选

4、择电流调节器结构3）选择电流调节器参数根据上述参数可以达到的动态指标为4）校验近似条件（3）转速环设计1）确定时间常数2）选择转速调节器结构3）选择转速调节器参数4）校验近似条件Ⅱ　用西门子调节器最佳整定法设计*（1）电流环的动态校正（2）转速环的动态校正.....Ⅲ两种设计方法的分析比较五、设计心得：六、参考资料：.....一．系统设计的一般原则：按照“先环后外环”的设计原则，从环开始，逐步向外扩展。在这里，首先设计电流调节器，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。（2）电流环

5、设计电流环动态结构图及简化：1）确定时间常数根据已知数据得´===.....三相桥式晶闸管整流电路的平均后时间0.0017sT=，取电流反馈滤波时间常数，可得电流环的小时间常数为0.002oiT，可得电流环的小时间常数为2）选择电流调节器结构S但由于对电流超调量有较严格要求，而抗扰指标却没有具体要求，因此电流环仍按典型I型系统设计。电流调节器选用PI调节器，其传递函数为3）选择电流调节器参数积分时间常数：为满足δ%5%，取电流环开环增益KI为：电流调节器比例系数KI为：取调节器的输入电阻R0=20K，则电流

6、调节器的各参数为：根据上述参数可以达到的动态指标为：故能满足设计要求。4）校验近似条件电流环截至频率：.....晶闸管装置传递函数近似条件为：又有：故该近似条件满足。小时间常数近似处理条件为：则故该近似条件满足。（3）转速环设计转速环动态结构图及简化：确定时间常数电流环的等级时间常数为0.0074s。取转速反馈滤波时间常数0.01s，转速环的时间常数为：2）选择转速调节器结构.....设计要求中虽然允许系统有静差，转速调节器的稳态放大系数很大，因此转速调节器如采用比例调节器，将很难满足稳定性要求。为此，转速

7、调节器采用近似PI调节器，按典型II型系统进行设计。可证明，当近似PI调节器的稳态放大系数很大时，其传递函数可表示为3）选择转速调节器参数按跟随性能和抗扰性能较好的原则选择h=5，求出转速超调量δ%和过渡过程时间ts。如果能够满足设计要求，则可根据所选的h值计算有关参数；否则要改变h值重新进行计算，直到满足设计要求为止。当h=5时，ASR退饱和超调量为：式中λ为电动机允许过载系数，按题意λl=2.1；z为负载系数，设为理想空载起动，则z=0;，当h=5时，故起动到额定转速，即n*=时，退饱和超调量为δ=9.

8、2%小于10%，满足设计要求。空载起动到额定转速的过渡过程中，由于在大部分时间ASR饱和而不起调节作用，使过渡过程时间ts延长，ts可表示为ts=t0+t2,其中t2为恒流升速时间，t0是退饱和超调过渡过程时间.转速环开环增益为.....ASR比例系数为如去调节器输入电阻Ro=20kW，则4）校验近似条件转速环截止频率为故满足该简化条件。小时间常数近似处理条件为：故满足该简化条件。1）易犯错误此系统是有差系统，A