转速、电流反馈控制直流V-M调速系统设计专题

《转速、电流反馈控制直流V-M调速系统设计专题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、转速、电流反馈控制直流V-M调速系统设计专题一、课程设计目的本次设计的主要目的就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器。并应用MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。二、设计任务与要求2.1性能指标要求（1）基本设计参数：采用三相桥式晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环直流调速系统，基本参数如下：直流电动机185W，220V，1.1A，1600r/min，Ra=22.25W，GD2=0.065N·m2，允许过载倍数l=1.1，晶闸管装置放大倍数Ks=40，电枢回路总电阻

2、R=52.5W，电枢回路总电感L=811.5mH，最大给定电压U*nm=5V对应1500r/min，最大电流Idm=lIN时，ASR输出限幅U*im=5V，电流反馈滤波时间常数Toi=0.002s，转速反馈滤波时间常数Ton=0.01s，取R0=40kW，（2）稳态指标：转速无静差（3）动态指标：电流超调量si≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量sn≤10%2.2设计内容（1）按模拟控制方案设计转速、电流反馈控制直流调速系统；（2）画出直流调速系统电路原理图、稳态结构图，建立数学模型，画出动态结构图并给出分析化简过程；（3）设计ASR、ACR，给出调节器结构，计算调

3、节器参数；（4）检验近似条件，计算ASR退饱和超调量；（5）画出开环对数幅频特性曲线；（6）（选做）利用MATLAB仿真软件对所设计的系统进行仿真，并可根据仿真结果对设计参数进行必要的修正和调整。（7）（选做）将设计的模拟电流调节器和转速调节器进行数字化，电流环采样周期Tisam=0.5ms，转速环采样周期Tnsam=0.005s，写出其数字PI调节器的表达式（位置式、增量式均可），调节器输出限幅及积分限幅均为±Um，并用已掌握的计算机语言设计实时控制程序。三、电路原理分析及电路设计3.1基本设计思路为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别引

4、入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，两者之间实行嵌套连接其原理图如图一所示。图一：转速、电流反馈控制直流调速系统原理图双闭环直流调速系统的稳态结构图如图二所示，两个调节器均采用带限幅作用的PI调节器。转速调节器ASR的输出限幅电压U*决定了电流给定的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压限制了电力电子变换器的最大输出电压，图二中用带限幅的输出特性表示PI调节器的作用。当输调节器达到饱和时，输出达到限幅值，输入量的变化不在影响输出，除非有反向的输入信号是调节器退饱和。换句话说，饱和调节器暂时割断了输入和输出之间的联系，相当于使该调节环开环。当调节器不饱和时，PI调节

5、器工作在线性调节状态，其作用是使输入偏差电压在稳态时为零。图二：双闭环直流调速系统的稳态结构图转速，电流双闭环调速系统属于多环控制系统。对电流双闭环调速系统而言，先从内环（即电流环）出发，根据电流控制要求，确定把电流环校正为那种典型系统。按照调节对象选择调节器及其参数。设计完电流环环节之后，把它等效成一个小惯性环节，作为转速环的一个组成部分。然后用同样的方法进行转速环的设计，每个环的设计都是把该环校正为一个典型系统，以获得预期的性能指标。目前的V-M调速系统多为带电流内环的速度控制系统。双闭环调速系统的动态结构图如图三所示：图三：双闭环直流调速系统动态结构图3.2确定转

6、速、电流反馈系数（1）电势常数Ce=V（2）三相桥式晶闸管整流装置的滞后时间Ts（3）电流反馈系数（4）设最大允许电流，则电流反馈系数为（5）转速反馈系数3.3电流环ACR的设计（1）电流环小时间常数s（2）电磁时间常数s（3）电流调节器结构的选择根据设计要求，，且因此可按典I系统设计，且选用PI调节器，其传递函数为（4）确定电流调节器参数ACR超前时间常数：电流环开环放大系数：要求时，应按二阶“最佳”系统设计从而，ACR的比例系数为（5）校验近似条件电流环截止频率：晶闸管装置传递函数近似条件满足近似条件。小时间常数近似条件<满足近似条件。忽略反电势对电流环影响的条件3

7、1TmTl=3×10.085×0.0156=82.38s-1