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三闭环直流调速系统的设计、建模与仿真.doc

发布:2017-06-03约4.11千字共11页下载文档
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三 闭 环 直 流 调 速 统 的 建 模 与 仿 真 三闭环直流调速系统的设计 一、三闭环直流调速系统总体设计方案 三闭环直流调速主电路由双闭环直流调速系统改进而得。当采用双闭环直流调速系统时,在电流上升阶段,电流急剧上升,变化率很大,会在直流电动机中产生严重后果,如产生很高的附加电动势及机械传动机构产生强烈的冲击。为解决这一矛盾,在电流环内设置一个电流变化率环,构成转速、电流、电流变化率的三环系统。转速调节器ASR设置输出限幅,以限制最大启动电流。根据系统运行的需要,当给定电压后,ASR输出饱和,电机以最大的允许电流起动,同时由于电流变化率ADR环的作用,使电流上升斜率有一定限制,当达到给定的速度后转速超调,ASR退饱和,电机电枢电流缓慢下降。这样,经三个调节器的调节作用,使系统很快达到稳定。 在带电流变化率内环的三环调速系统中,ASR的输出仍是ACR的给定信号,并用其限幅值限制最大电流;ACR的输出不是直接控制触发电路,而是作为电流变化率调节器ADR的给定输入,ADR的负反馈信号由电流检测通过微分环节LD得到,ACR的输出限幅值则限制最大的电流变化率。最后,由第三个调节器ADR的输出限幅值决定触发脉冲的最小控制角。 带电流变化率内环的三环调速系统原理图 二、电流变化率环的设计 电流调节器使电流紧紧跟随其给定电压(即外环调节器的输出量)变化。对电网电压的波动起及时抗扰的作用。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。 电流变化率环的闭环传递函数为 式中,= ; 为ADR的积分时间常数; 为ADR时间常数调整器的分压比; 电流微分时间常数; 电流微分滤波时间常数。 在该设计中电流变化率调节器ADR选用PI调节器,取电流微分滤波时间常数为0.002 S;电路中PI调节器的电阻R取为1K,调节器的电容取为47uF, ADR时间常数调整器的分压比取0.5,得到积分调节器为;仿真后发现效果不好,就添加了比例调节器,放大系数取1,得到ADR的PI调节器的传递函数为;一般取电流微分时间常数为0.01,电流检测反馈为0.05,所以; + _ (a) 二、电流调节器的设计 1.确定时间常数 滞后时间常数=0.0017s =0.18s (4)电流环小时间常数。由题目条件可知。 故按小时间常数近似处理,取=0.0037s。 2.选择电流调节器的结构 根据电流超调量 的要求,电流环按照典型系统设计,电流调节器采用PI调节器,其传递函数为: 式中 ——电流调节器的比例系数;——电流调节器的超前时间常数 3. 选择电流调节器参数 ACR超前时间常数: 电流反馈系数:=0.05V/A 电流环开环增益:要求时,查表得,因此 带入以上数据有: =1.01 4. 校验近似条件 转速环截止频率为 (1)晶闸管装置传递函数近似条件: 而= ,即满足近似条件 (2)忽略反电动势对对电流环影响的条件: 而 ==40.8 ,即满足近似条件 (3)小时间常数近似处理条件: 而 ,即满足近似条件 三、转速环的设计如下 1. 确定时间常数 已知,由电流环设计可知, 故转速环小时间常数 2. 选择转速调节器的结构 由于设计要求无静差,转速调节器必须含有积分环节;又根据动态要求,应按典型II型系统设计转速环。故ASR选用PI调节器,其传递函数为:
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