电力拖动 课程设计

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1、目录第一节双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法21.1电流环、转速环双闭环直流调速系统的介绍与组成21.2转速和电流两个调节器的作用31.3按工程设计方法设计双闭环系统的调解器3第二节电流调节器的设计42.1电流环结构图的简化42.2电流调节器结构的选择52.3电流调节器的参数计算72.4校验近似条件72.5电流调节器的实现8第三节转速调节器的设计83.1电流环的等效闭环传递函数83.2确定时间常数93.3转速调节其结构的选择93.4转速调节器的参数计算103.4检验近似条件113.5转速调节器的实现113.6校核转速超调量12第四节转速调节器退饱和和校正计算124.1转速调节器

2、退饱和设计124.2结果分析13第五节总结14参考文献1514第一节双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法1.1电流环、转速环双闭环直流调速系统的介绍与组成转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，以实现转速和电流两种负反馈分别起作用。两个调节器之间实行嵌套（或称串级）联接如图1所示。图1中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。

3、为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于图2。图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照电力电子变换器的控制电压Uc为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。图中表出，两个调节器的输出都是带限幅作用的。转速调节器ASR的输出限幅电压U*im决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。1.2转速和电流两个调节器的作用转速调节器和电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用可以分别归纳如下：14（1）转速调节器的作用a.转速调节器是调速系

4、统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。b.对负载变化起抗扰作用。c.其输出限幅值决定电机允许的最大电流。（2）电流调节器的作用a.作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。b.对电网电压的波动起及时抗扰的作用。c.在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。d.当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即自动恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。1.3按工程设计方法设计双闭环

5、系统的调解器在双闭环直流调速系统中，转速和电流调节器的结构选择与参数设计须从动态校正的需要来解决，这里采用最常用的工程设计方法。（1）建立调解器工程设计方法所遵循的原则：a.概念清楚、易懂；b.计算公式简明、好记；c.不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向；d.能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式；e.适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。（2）工程设计方法的基本思路：a.选择调节器结构,使系统典型化并满足稳定和稳态精度。b.设计调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。（3）系统设计原则系统设计的一般原则：“先内环后外环”。从内环开始，逐步向外扩展。在这里

6、，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。双闭环调速系统的实际动态结构图绘于图3。除电流环和转速环外，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Toi—电流反馈滤波时间常数Ton—转速反馈滤波时间常数14第二节电流调节器的设计2.1电流环结构图的简化（1）忽略反电动势的动态影响在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，即DE≈0。这时，电流环如图4所示。（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U*i(s)/b，则电流环便等效成单位负反馈系统

7、，如图5所示。（3）小惯性环节近似处理整流装置滞后时间常数Ts。按表1选择，三相零式晶闸管整流装置的平均失控时间Ts=0.0033s电流滤波时间常数Toi。Toi=0.0025s电流环小时间常数之和。由于Ts和Toi一般都比小得多，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=Ts+Toi=0.0033s+0.0025s=0.0058s简化的近似条件为电流环结构图最终简化成图614表1各种整流电路的失控时间（f=50Hz）2.2电流调节器结构的