双闭环直流电动机数字调速系统设计

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1、08自动化(2)班双闭环直流电动机数字调速系统设计主要技术数据：直流电动机Ped=3kWUed=220vIed=17.3ned=1500r/min电枢回路总电阻R=2.50Ω电动机回路电磁时间常数TL=0.017s电动机机电时间常数TM=0.076s电动机电势常数Ce=0.1352V/r·min)晶闸管装置放大倍数Ks=53品闸管整流电路滞后时间Ts=0.0017s速度调节范围0-1500r/min，速度控制精度0.1%（额定转速时）电流过载倍数为1.5倍。直流电动机的控制电源采用晶闸管装置输入电压为0-5伏时可以输出0-264伏提供最大25安培输

2、出电流速度检测采用光电编码器（光电脉冲信号发生器）采用双闭环环（速度环和电流环）控制方式计算机则要求采用51内核的单片机实现控制1.分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块2.编写数字调节器软件模块3.编写A/D转换器处理程序模块4.编写输出控制程序模块5.其它程序模块(数字滤波、显示与键盘等处理程序)ByGHDNUI08自动化(2)班双闭环直流调速系统设计框图直流电机的供电需要三相直流电，在生活中直接提供的三相交流380V电源，因此要进行整流，则本设计采用三相桥式整流电路变成三相直流电源，最后达到要求把电源提供给直流电动机。如图设计的总框架。三相

3、交流电源三相桥式整流电路直流电动机整流供电双闭环直流调速机驱动电路保护电路双闭环直流调速系统设计总框架转速、电流双闭环直流调速系统ASR---转速调节器ACR---电流调节器TG---测速发电机ByGHDNUI08自动化(2)班TA---电流互感器UPE---电力电子变换器Un*---转速给定电压Un---转速反馈电压Ui*---电流给定电压Ui---电流反馈电压双闭环直流调速系统电路原理图双闭环直流调速系统电路原理图直流调速系统常用的直流电源①旋转变流机组②静止式可控整流器③直流斩波器或脉宽调制变换器晶闸管-电动机调速系统(简称V-M系统)的原理

4、图。通过调节处罚装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压，从而实现平滑调速。和旋转变流机组及离子拖动变流装置相比，晶闸管整流装置不进在经济性和可靠性上都很大提高，而且在技术性能上也现实出较大的优越性。ByGHDNUI08自动化(2)班V—M系统原理电流调节器的设计(假定)在设计电流环时,因T1比Tm小得多,故电流的调节过程比转速的变化过程快得多,因此在电流调节器快速调节过程中,可以认为反电动势E基本不变。这样在设计电流环时,可以暂时不考虑反电动势E电流环的动态结构图变化的影响而得到图所示的电流环近似动态结构图。为了使电流环稳态上

5、做到无静差以获得理想的堵转特性,动态上保持电动机电枢电流的不超调,保证系统的跟随性。把电流环校正成典型I型系统,其传递函数为:式中:Ki,τi—分别为电流调节器的比例放大系数和时间常数。根据“对消原理”,为了对消掉控制对象中时间常数较大的惯性环节,以使校正后系统的响应速度加快,取τi=T1;PI调节器的比例放大系数Ki取决于系统的动态性能指标。根据“电子最佳调节原理”中的“二阶最佳系统”原理。取KiTΣi=0·5,由此可得:确定时间常数ByGHDNUI08自动化(2)班（1）整流装置滞后时间常数Ts。由《电力拖动自动控制系统》课本附表可知，三相桥式

6、电路的平均失控时间Ts=0.0017s。（2）电流滤波时间常数Toi。三相桥式电路的每个波头的时间是3.3ms，为了基本滤平波头，应有（1~2）Toi=3.3ms，因此取Toi=2ms=0.002s。（3）电流环小时间常数之和。按小时间常数近似处理，取。（4）电磁时间常数的确定。由前述已求出电枢回路总电感。则电磁时间常数选择电流调节器的结构根据设计要求，并保证稳态电流无静差，可按典型I型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型调节器，其传递函数为式中------电流调节器的比例系数；-------电流调节器的超前时间常数。检查

7、对电源电压的抗扰性能：,参照附表6.2的典型I型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的，因此基本确定电流调节器按典型I型系统设计。计算电流调节器的参数电流调节器超前时间常数：。电流开环增益：要求时，取，因此于是，ACR的比例系数为ByGHDNUI08自动化(2)班式中电流反馈系数；晶闸管专制放大系数。校验近似条件电流环截止频率：（1）晶闸管整流装置传递函数的近似条件满足近似条件。（2）忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件满足近似条件。（3）电流环小时间常数近似处理条件满足近似条件。计算调节器电阻和电容按所用运算放大器取R0=40k，各电阻和电容

8、值为,取，取，取按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为，满足设计要求。ByGHDNUI08自动化(2)班含滤波环