[整理版]双闭环调速系统ASR和ACR结构及参数设计

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1、目录一・基本思想1二.双闭环调速系统的实际动态结构框图1三.电流调节器的设计23.1电流环结构框图的化简23.2电流调节器结构的选择33.3电流调节器的参数计算43.4校验53.5计算调节器电阻和电容5四.转速调节器的设计64.1电流环的等效闭环传递函数64.2转速环结构的化简和转速调节器结构的选择74.3转速调节器的参数的计算104.4校验104.5计算调节器电阻和电容104.6校核转速超调量11五.转速调节器退饱和时转速超调量的计算12六.总结14双闭环调速系统ASR和ACR结构及参数设计一.基本思想本文应用

2、工程设计方法来设计转速、电流双闭环调速系统的两个调节器。按照设计多环控制系统先内环后外环的般原则，从内环开始，逐步向外扩展。在双闭环系统中,应该首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速系统屮的一个环节，再设计转速调节器。首先考虑应把电流环校正成哪一类典型系统。从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，所以采用I型系统就够了。再从动态上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用下时有太大的超调，以保证电流在动态过程不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素。因而电流环应以跟随性能为主

3、，即应选择典型I型系统。对于转速环，由于耍求满足系统抗干扰性能好、传速无静差，并且系统结构决定将转速环校正成典型II系统。二.双闭环调速系统的实际动态结构框图E(s)G$)}/R+7；$+】011流坏a7>+l+11.1T5+1anT几$+1-tnU：(s)n(s)图2・1双闭环调速系统的动态结构框图双闭环调速系统的实际动态结构框图如图2・1。由于电流检测信号中常含有交流分量，为了不使它影响到调节器的输入，需要加低通滤波。这样的滤波环节传递函数可用一阶惯性环节来表示，其滤波时间常数7；按需要选定，以滤平电流检测信

4、号为准。然而,在抑制交流分量的同时，滤波环节也延迟了反馈信号的作用，为了平衡这个延迟作用，在给定信号通道上加入一个同等时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。其意义是让给定信号和反馈信号经过相同的延时，使得二者在时间上恰好的配合。由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用7；”表示。根据和电流环一样的道理，在转速给定通道上也加入时间常数：的给定滤波环节。三.电流调节器的设计3.1电流环结构框图的化简在图2・1点划线框的电流环屮，反电动势与电流反馈的作用和互交叉，这将给设计工作带來麻烦

5、。实际上，反电动势与转速成正比，它代表转速对电流坏的影响。在一般情况下，系统的电磁时间常数7；远小于机电时间常数几，因此，转速的变化往往比电流变化慢得多，对电流环來说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在电流的瞬变过程中，可以认为反电动势基木不变，即AE",这样，在按动态性能设计电流坏时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，得到的电流环的近似结构框图如图3・1。图3・1忽略反电动势的动态影响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；(s)l0,则电流环便等效成单位负反馈系统，如图3・2。

6、图3・2等效成单位负反馈系统按表3・1,可知三相桥式电路的平均失控时间7；=0.00175,由题意可知7；,=0.0015,7；=0.015507；和7；•比7；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：GT+几<3-1)则电流环结构框图最终简化成图3・3。表3・1各种整流电路的失控时间(/=50WZ)整流电路形式最大失控时间T,Qms平均失控时间Ts/ms单相半波2010单相桥式(全波)105三相半波6.673.33三相桥式、六相半波3.331.67心)PirACR叭IR加)+丿・•（G

7、+i）（G$+i）k图3・3小惯性环节近似处理3.2电流调节器结构的选择图3・3表明，电流环的控制对象是双惯性的，要校正成典型I型系统，显然应采用PI型的调节器，萇传递函数可以写成%(s)=KS+D(3-2)式中匕电流调节器的比例系数r,.电流调节器的超前时间常数为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择r.=7；(3-3)则屯流环的动态结构框图便成为图3・4所以的典型形式，其中K严空於(3-4)qR•r0亠-©g）+1W$%+1）k图3・4校正成典型I型系统电流环动态结构框图图3-5绘出了校止后电流环

8、的开环对数幅频特性.图3・5校正成典型I型系统电流环开环对数幅频特性3.3电流调节器的参数计算表3・2典型I型系统动态跟随性能指标和频域指标与参数的关系参数关系KT0.250.390.500.691.0阻尼比§1.00.80.7070.60.5超调屋b0%1.5%4.3%9.5%16.3%上升吋间-006.6T4.7T3.3T2.4T峰值时间。008.3T6.2T4.7T