课程设计--直流脉宽调速系统设计

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1、电力拖动自控系统课程设计学院信息科学与工程学院班级自动化0806学生姓名徐曙学号200804134179指导教师潘炼日期2011-0671设计题目：直流脉宽调速系统设计2设计内容和数据资料：某直流电动机拖动的机械装置系统。主电动机技术数据为：电枢回路总电阻,电枢回路时间常数，机电时间常数，电源电压，给定值和ASR、ACR的输出限幅值均为10V，电流反馈系数转速反馈系数电动势转速比试对该系统进行初步设计。技术指标和要求：电动机可实现可逆运行。要求稳态无静差。动态过渡时间电流超调量空载起动到额定转速时的转速超调量。3设计方法及步骤3.1系统设计的一般原则：按照

2、“先内环后外环”的设计原则，从内环开始，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.下图分别为双闭环直流调速系统的稳态结构图和双闭环调速系统的静态结构图.图1双闭环直流调速系统的稳态结构图Ksa1/CeU*nUcIdEnUd0Un++-ASR+U*i-RbACR-UiUPE7图2双闭环调速系统的静态结构图U*naUc-IdLnUd0Un+--b+-UiWASR(s)WACR(s)KsTss+11/RTls+1RTmsU*iId1/Ce+E3.2电流环设计电流环动态结构图及简化：图3电流环的动态

3、结构图1）确定时间常数脉宽调制器和PWM变换器的滞后时间常数开关周期。电流滤波时间常数取脉宽调制器和PWM变换器的放大系数为可得电流环的小时间常数为+=0.0004s+0.0005s=0.0009s2）选择电流调节器结构7根据设计要求，，而且==5.55<10，因此可按典Ⅰ型系统设计。电流调节器选用PI型，其传递函数为1）选择电流调节器参数积分时间常数==0.005s为满足%5%要求，取电流环开环增益为===555.56又,则可得到电流调节器比例系数为==555.56=3.48取调节器的输入电阻=20k，则电流调节器的各参数为==3.4820k=69.6k

4、===0.072===0.4，取0.472）校验近似条件电流环截至频率==555.56，直流脉宽调至系统装置传递函数近似条件为,有==833.33>故该近似条件满足。忽略反电动势影响的近似条件为有==94.86<故该近似条件满足。7小时间常数近似处理条件为有==744.6>故该近似条件满足。根据上述参数可以达到的动态指标为%=4.3%5%故能满足设计要求。3.2转速环设计转速环动态结构图及简化：图4转速环的动态结构图Ø确定时间常数电流环的等级时间常数为2=0.0018s。取转速滤波时间常数，转速环的时间常数为=0.0018s+0.005s=0.0068sØ

5、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1）选择转速调节器参数7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%和过渡过程时间。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，有ASR的时间常数为则转换环开环增益则Ø校验近似条件转速环截止频率为转速闭环传递函数简化条

6、件为，现故满足该简化条件。小时间常数近似处理条件，现要求有。故满足该简化条件Ø计算ASR电阻和电容如取调节器输入电阻=20k，取取取7Ø校验转速超调量ASR退饱和超调量为%=式中，为电动机允许过载系数，取=2.5；z为负载系数，设为理想空载起动，则z=0;为调速系统开环机械特性的额定稳态速降，=；是基准值为时的超调量相对值。当h=5时，=81.2%，故起动到额定转速，即=时，退饱和超调量为=9.2%10%满足设计要求。可见转速超调量满足要求。Ø校验过渡过程时间空载起动到额定转速的过渡过程中，由于在大部分时间内ASR饱和而不起调节作用，使过渡过程时间延长，可

7、表示为=+其中为恒流升速时间，是退饱和超调过渡过程时间。退饱和超调过渡过程时间等于动态速升的回复时间。空载起动到额定转速的过渡过程时间可见能满足设计要求。4设计心得：7通过这次双闭环直流脉宽调速系统的课程设计，对自己学习电力拖动自动控制系统有了较深刻的认识。在学习本科目时首先感觉内容很多，而且有些理解很抽象，所以在做作业以及设计的时候遇到比较大的阻碍。因为刚刚结束直流的考试，在之前的复习下来，总算对直流调速有个系统的概念。在本次的双闭环调速系统课程设计，我重新了认识到，我们对掌握的知识还不扎实。在考完之后或是经过一段时间我们就对前面学过的知识没有印像了，这

8、主要是因为没有理解性学习。所以，在以后的学习中，一定要学的扎实，学