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计划书

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1、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计划书课程任务设计书一、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、具体内容（1）主回路及其保护系统的设计；（2）转速、电流调节器及其限幅电路的设计；三、已知条件及直流电机相关参数采用晶闸管三相桥式全控整流电路供电，基本数据如下：直流电动机=220V，=136A，=1460r/min，电枢电阻=0.2Ω，允许过载倍数λ=1.5；晶闸管装置=0.00167s，放大系数=40；平波电抗器：电阻/电感；电枢回路总电阻R=0.5Ω；电枢回路总电感L=15mH；电动机轴上的总飞轮惯量GD

2、2=22.5N·m2；电流调节器最大给定值=10.2V，转速调节器最大给定值=10.5V；电流滤波时间常数=0.002s，转速滤波时间常数=0.01s。35设计要求：1.稳态指标：转速无静差；2.动态指标：电流超调量；空载启动到额定转速的转速超调量。35第一章主回路及其保护系统的设计1.主回路结构图1转速电流反馈控制直流调速系统原理图ASR---转速调节器ACR---电流调节器TG---测速发电机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Ø设计思路：为了实现在允

3、许条件下的最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。所以，我们希望达到的控制：启动过程只有电流负反馈，没有转速负反馈；达到稳态转速后只有转速负反馈，不让电流负反馈发挥作用。故而采用转速和电流两个调节器来组成系统。35Ø具体组成为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可以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。二者之间实行嵌套（或称串级）联接，如图1所示。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再

4、把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I在里面，称作内环；转速环n在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。2.保护性系统结构图Ø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。Ø过压保护——RC过压抑制，加在电源直流侧。直接在交流经整流的直流侧加上RC的串联回路即可Ø过流保护——PTC热敏电阻，串联在电机回路中35l（1）确定最大工作电压已知变压器工作电压220V，考虑电源波动的因素，最大工作电压应达到220V×（1+

5、20%）=264VlPTC热敏电阻器的最大工作电压选265V。l（2经计算和实际测量，变压器正常工作时初级电流125mA，考虑到PTC热敏电阻器的安装位置的环境温最高可达60℃，可确定不动作电流在60℃时应为130~140mA。l（3）确定动作电流考虑到PTC热敏电阻器的安装位置的环境温度最低可达到-10℃或25℃，可确定动作电流在-10℃或25℃时应为300~340mA，动作时间约5分钟。l（4）确定额定零功率电阻R25PTC热敏电阻器串联在初级中，产生的电压降应尽量小，PTC热敏电阻器自身的发热功率也应尽量小，一般PTC热敏电阻器的压降应小于总电源的1

6、%，R25经计算：220V×1%÷0.125A=17.6Ωl（5）确定最大电流经实际测量，变压器次级短路时，初级电流可达到500mA，如果考虑到初级线圈发生部分短路时有更大的电流通过，PTC热敏电阻器的最大电流确定在1A以上。l（6）确定居里温度和外形尺寸考虑到PTC热敏电阻器的安装位置的环境温最高可达60℃，选择居里温度时在此基础上增加40℃，举例温度为100℃，但考虑到低成本，以及PTC热敏电阻器未安装在变压器线包内，其较高的表面温度不会对变压器产生不良作用，故居里温度可选择120℃，这样PTC热敏电阻器的直径可减小一档，成本下降了。35第一章转速、电

7、流双闭环直流调速器的设计1.电流调节器的设计35Ø设计目的（电流调节器的作用）1)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。2)对电网电压的波动起及时抗扰的作用。3)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。4)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。Ø设计步骤1)电流环结构图的简化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如果把给定滤波和

8、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)/