直流双闭环有环流可逆调速系统设计

武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书

图4

3 配合控制有环流可逆调速系统调节器设计

3.1 电流调节器设计

双闭环直流调速系统动态结构图如图5所示。

图5 双闭环直流调速系统动态结构图

（1）确定时间常数

1）整流装置滞后时间常数TS。主电路为三相桥式电路，平均失控时间TS=0.0017s。 2）电流滤波时间常数Toi。三相桥式电路每个波头的时间是3.3ms，为了基本滤平波

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头，应有（1~2）Toi=3.33ms，因此取Toi=2ms=0.002s。

3) 电流环小时间常数之和T?i。按小时间常数近似处理，取

T?i?TS?Toi?0.0037s

（2）选择电流调节器结构

根据设计要求?i?5%，并保证稳态电流无差，可按典型I型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型电流调节器，其传递函数式为：

Ki??is?1?。 WACR?s???isTl0.03??8.11，检查对电源电压的抗扰性能：这时的各项指标都是可以接受的。 T?i0.0037（3）计算电流调节器参数

电流调节器超前时间常数：?i?Tl?0.03s。

0.51 ?135.s?1T?i 电流环开环增益：要求?i?5%时，应取KIT?i?0.5，因此 KI? 于是，ACR的比例系数为 Ki?KI?iR135.?10.?030.5??1.01 3Ks?40?0.05（4）检验近似条件

电流环截止频率：?ci?KI?135.1s?1

1）校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件

11?s?1?196.1s?1??ci 满足近似条件 3TS3?0.00172）校验忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件

311?3?s?1?40.82s?1??ci 满足近似条件 TmTl0.18?0.033）校验电流环小时间常数近似处理条件

1111=?s?1?180.8s?1??ci 满足近似条件

3TsToi30.0017?0.002（5）计算调节器电阻和电容

电流调节器原理图如图6所示。按所用运算放大器取R0?40k?，各电阻和电容值计算如下：

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Ri?KiR0?1.013?40k??40.52k? 取40k?

?0.03Ci?i?F?0.75?10?6F?0.75uF 取0.75uF 3Ri40?10Coi?4Toi4?0.002?6?F?0.2?10F?0.2uF 取0.2uF 3R040?10按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为

?i?4.3%?5% 满足设计要求

图6 电流调节器原理图

3.2 转速调节器设计

（1）确定时间常数

1）电流环等效时间常数

1。由于已取KIT?i?0.5，则 KI1?2T?i?2?0.0037s?0.0074s KI2）转速滤波时间常数Ton。根据所用测速发电机纹波情况，取Ton=0.01s。

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3）转速环小时间常数T?n。按小时间常数近似处理，取

T?n?1?Ton?0.0074s?0.01s?0.0174s KI（2）选择转速调节器结构

Kn??ns?1?按照设计要求，选用PI调节器，其传递函数式为：WASR?s??

?ns（3）计算转速调节器参数

按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5，则ASR的超前时间常数为

?n?hT?n?5?0.0174s?0.087s

此时可求得转速环开环增益

KN?h?16?2?2?s?396.4s

2h2T?n22?52?0.01742于是，可求得ASR的比例系数为

Kn?（4）检验近似条件

计算转速环截止频率：

?h?1??CeTm?2h?RT?n6?0.05?0.132?0.18?11.7

2?5?0.007?0.5?0.0174?cn?KN?1?KN?n?396.4?0.087s?1?34.5s?1

1）电流环传递函数简化条件

1KI1135.1?1?s?63.7s?1??cn 满足简化条件

3T?i30.00372）转速环小时间常数近似处理条件

1KI1135.1?1?s?38.7s?1??cn 满足近似条件

3Ton30.01（5）计算调节器电阻和电容

转速调节器原理图如图7所示，取R0?40k?，则

Rn?KnR0?11.7?40k??468k? 取470k?

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