采用α=β配合控制的有環(huán)流V—M可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄第 1章 設(shè)計(jì)要求2第 2章 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 3第 3章 主回路設(shè)計(jì)7 3. 1主回路參數(shù)計(jì)算及元器件選擇 7 3. 1. 1整流變壓器的參數(shù)計(jì)算 7 3. 1. 2晶閘管的選擇 8 3. 1. 3電抗器的設(shè)計(jì) 83 . 2 回路參數(shù)計(jì)算及元器件選擇 10 3. 2. 1交流側(cè)過壓，過流保護(hù) 10 3. 2. 2直流側(cè)過壓，過流保護(hù) 12 3. 2. 3晶閘管過壓，過流保護(hù) 133. 3觸發(fā)回路設(shè)計(jì) 143. 4勵(lì)磁回路設(shè)計(jì) 16第4章 控制回路設(shè)計(jì) 174. 1電流環(huán)設(shè)計(jì)（ACR） 174. 2轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì)（ASR） 204. 3反饋回路設(shè)計(jì) 26 4.3. 1 電流反饋 26 4.

2、3. 2 轉(zhuǎn)速反饋 27第5章 輔助回路設(shè)計(jì)285. 1直流穩(wěn)壓電源 285. 2接觸器操作回路 295. 3反相器 295. 4限幅電路 305. 5給定電路 31第6章設(shè)計(jì)感想 32參考文獻(xiàn) 33 第1章設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)題目：采用=配合控制的有環(huán)流VM可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：（1）調(diào)速范圍D=20，無靜差。在調(diào)速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)速無級(jí)、平滑可調(diào)； （2）動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：電流環(huán)超調(diào)量 5% 空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量 10% （3）采用第一組電機(jī)額定參數(shù)直流電動(dòng)機(jī)直流發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)型號(hào)Z2-32Z2-42ZYS-3A額定容量(KW)2.23.50.022額定電壓(V)220230110額定電流(

3、A)12.515.30.22最大電流(A)18.7522.95額定轉(zhuǎn)速(rpm)150014502000額定勵(lì)磁(A)0.610.61永磁GD2(kg·m2)0.1050.18電動(dòng)機(jī)電樞電阻Ra()1.3電動(dòng)機(jī)電樞電感La()10其他參數(shù)名稱數(shù)值整流側(cè)內(nèi)阻Rn()0.92整流變壓器漏感()6電抗器直流電阻()0.6電抗器電感()8.0第2章控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)1.由于=配合控制的有環(huán)流VM可逆調(diào)速系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制，先對(duì)此控制簡(jiǎn)要說明： （a） (b)圖2-1 調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)過程的電流和轉(zhuǎn)速波形(a) 帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) (b) 理想的快速起動(dòng)過程帶電流截止負(fù)反

4、饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過程如圖a 所示，理想起動(dòng)過程波形如圖b所示，能獲得的最快的起動(dòng)過程。為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下的最快起動(dòng)，采用電流負(fù)反饋能夠得到近似的恒流過程， 為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。二者之間實(shí)行嵌套（或稱串級(jí)）聯(lián)接如圖2-2所示。 圖2-2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖中兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓決定了電流給定電壓的最大值；電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓限制了電力電子變換器的最大輸出電壓，2.接下來介紹=配合控制的有環(huán)流VM可逆調(diào)速系統(tǒng)：較大功

5、率的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)多采用晶閘管-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕枰赡孢\(yùn)行時(shí)經(jīng)常采用兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)的可逆線路，如下圖所示。 圖2-3 兩組晶閘管可控整流裝置反并聯(lián)可逆線路但是，如果兩組裝置的整流電壓同時(shí)出現(xiàn)，便會(huì)產(chǎn)生不流過負(fù)載而直接在兩組晶閘管之間流通的短路電流，稱作環(huán)流。一般地說，這樣的環(huán)流對(duì)負(fù)載無益，徒然加重晶閘管和變壓器的負(fù)擔(dān)，消耗功率，環(huán)流太大時(shí)會(huì)導(dǎo)致晶閘管損壞，因此應(yīng)該予以抑制或消除。在不同情況下，會(huì)出現(xiàn)下列不同性質(zhì)的環(huán)流：（1）靜態(tài)環(huán)流。兩組可逆線路在一定控制角下穩(wěn)定工作時(shí)出現(xiàn)的環(huán)流，其中又有兩類：直流平均環(huán)流：由晶閘管裝置輸出的直流平均電壓所產(chǎn)生的環(huán)流稱作直

6、流平均環(huán)流。瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流：兩組晶閘管輸出的直流平均電壓差為零，但因電壓波形不同，瞬時(shí)電壓差仍會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)的環(huán)流，稱作瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。（2）動(dòng)態(tài)環(huán)流。僅在可逆V-M系統(tǒng)處于過渡過程中出現(xiàn)的環(huán)流。為了防止產(chǎn)生直流平均環(huán)流，應(yīng)該當(dāng)正組VF處于整流狀態(tài)時(shí)，強(qiáng)迫讓反組VR處于逆變狀態(tài)，且控制其幅值與之相等，用逆變電壓把整流電壓頂住，則直流平均環(huán)流為零。于是 且 其中和分別為VF和VR的控制角。 由于兩組晶閘管裝置相同，兩組的最大輸出電壓 是一樣的，因此，當(dāng)直流平均環(huán)流為零時(shí)，應(yīng)有 或 ° 如果反組的控制用逆變角表示，則 由此可見，按照上式來控制就可以消除直流平均環(huán)流，這稱作 a 配合控制。為了更可

7、靠地消除直流平均環(huán)流，可采用 如下圖2-4，為配合控制的有環(huán)流V-M可逆調(diào)速系統(tǒng)的原理框圖， 圖2-4 =配合控制的有環(huán)流可逆V-M系統(tǒng)原理框圖 圖中，主電路由兩組三相橋式晶閘管全控型整流器反并聯(lián)組成，并共用同一路三相電壓。由于采用配合控制方式，在兩組整流器之間沒有直流環(huán)流，但還存在瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流，為了抑制瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流，在主電路中串入了四個(gè)均衡電抗器，用于抑制瞬時(shí)脈動(dòng)環(huán)流。平波電抗器起到濾平電流波形的作用。控制電路采用轉(zhuǎn)速和電流的雙閉環(huán)控制。由于可逆調(diào)速電流的反饋信號(hào)不僅要反映電樞電流的大小，還需要反映電樞電流的方向，圖中的電流互感器TA采用了霍爾變換器來滿足這一要求。 第3章 主回路設(shè)計(jì)3.1

8、 主回路參數(shù)計(jì)算及元器件選擇（一）3.1.1整流變壓器的參數(shù)計(jì)算一般情況下，晶閘管變流裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓是不一致的，所以需要整流變壓器，通過變壓器進(jìn)行電壓變換，并使裝置與電網(wǎng)隔離，減少電網(wǎng)與晶閘管變流裝置的互相干擾。1.整流變壓器二次相電壓的計(jì)算當(dāng)整流線路采用三相橋式整流，并采用速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，對(duì)可逆系統(tǒng)： V 取136V 因此變壓器的變比近似為： 2.整流變壓器一、二次側(cè)相電流的計(jì)算（1） 二次側(cè)相電流的計(jì)算 式中 二次側(cè)相電流計(jì)算系數(shù),=0.816 整流器額定直流電流（A）,=12.5 (2)一次側(cè)相電流的計(jì)算 式中 一次相電流計(jì)算系數(shù) 變壓器的變壓比 變壓器的變比近似為：

9、 3.變壓器的容量計(jì)算 變壓器二次側(cè)容量。 變壓器一次側(cè)容量 。一次相電壓有效值取決于電網(wǎng)電壓，所以變流變壓器的平均容量為 已知= 所以 設(shè)計(jì)時(shí)留取一定的裕量，可以取容量為的整流變壓器。3.1.2. 晶閘管的選擇 1.晶閘管額定電壓的選擇本設(shè)計(jì)采用的是三相橋式整流電路，在阻感負(fù)載中晶閘管承受的最大電壓 ， 而考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和操作過電壓等因素，還要放寬23倍的安全系數(shù)，則晶閘管額定電壓計(jì)算結(jié)果： 取 2.晶閘管額定電流 晶閘管額定電流的有效值大于流過元件實(shí)際電流的最大有效值。一般取按此原則所得計(jì)算結(jié)果的1.52倍。 已知 ,-流過晶閘管的最大電流有效值可得晶閘管的額定電流計(jì)算結(jié)果 ： 取1

10、6A 額定電壓： 1000V 額定電流： 16A經(jīng)查閱資料本設(shè)計(jì)選用晶閘管的型號(hào)為KP20-103.1.3電抗器的設(shè)計(jì) 1.平波電抗器的設(shè)計(jì) 為了限制整流電流的脈動(dòng)、保持整流電流連續(xù)，通常在變流器的直流輸出側(cè)接入帶有氣隙的電抗器，稱作平波電抗器。(1)電動(dòng)機(jī)電樞電感（mH) (2)整流變壓器漏感（mH) (3)電抗器的電感(mH) a.保證電流連續(xù)所需電抗器的電感值 為了使輸出電流在最小負(fù)載電流時(shí)仍能連續(xù)，所需的臨界電感值 式中 -臨界計(jì)算系數(shù)，三相全控橋取0.693 -電動(dòng)機(jī)最小工作電流，取電動(dòng)機(jī)額定電流的10% 所以 實(shí)際串聯(lián)的電抗器的電感值 b.限制電流脈動(dòng)所需電抗器的電感值將輸出電流的

11、脈動(dòng)量限制在要求的范圍內(nèi)需要的最小電感量（mH） 按下式計(jì)算查表后計(jì)算得 實(shí)際串聯(lián)的電抗器的電感值 因?yàn)?所以平波電抗器取。 2.均衡電抗器的選擇 限制環(huán)流所需的電抗器的電感值式中 -計(jì)算系數(shù)，三相全控橋取0.693 -環(huán)流平均值，取額定電流的10%所以實(shí)際所需的均衡電感量 3.2主回路參數(shù)計(jì)算及元器件選擇（二）3.2.1交流側(cè)過壓，過流保護(hù)1. 交流側(cè)過電壓保護(hù) 圖3-1 交流測(cè)過電壓保護(hù)（阻容吸收保護(hù)） 阻容吸收保護(hù)通常在變壓器二次側(cè)并接電阻R和電容C串聯(lián)支路進(jìn)行保護(hù)。此種接法電容電阻的計(jì)算： 電容的耐壓 本系統(tǒng) S=4.3 =136V =3A =3Va.電容的計(jì)算 取5b.電阻的計(jì)算 取

12、112.交流側(cè)過電流保護(hù) 交流一次側(cè)過電流保護(hù)可通過斷路器實(shí)現(xiàn)。交流二次側(cè)過電流保護(hù)用快速熔斷器實(shí)現(xiàn)。 圖3-2 交流二次側(cè)側(cè)過電流保護(hù) （1）快速熔斷器的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值，即 （2）快速熔斷器熔體的額定電流應(yīng)大于等于被保護(hù)晶閘管額定電流： 則選型為RS3/20-200.3.2.2直流側(cè)過壓，過流保護(hù) 1.直流側(cè)過電壓保護(hù) 圖3-3 直流側(cè)過壓保護(hù) 直流側(cè)過電壓保護(hù)可以用阻容或壓敏電阻，但采用阻容保護(hù)容易影響系統(tǒng)的快速性，并造成加大。因此，一般只用壓敏電阻作過電壓保護(hù)。壓敏電阻標(biāo)稱電壓按下式選擇，即 式中 正常工作時(shí)加壓敏電阻兩端的直流電壓（V）。則 所以壓敏電阻選取額定

13、電壓440V的。2.直流側(cè)過電流保護(hù) 圖 3-4 直流側(cè)過電流保護(hù) （1）快速熔斷器的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值，即 取390V （2）快速熔斷器熔體的額定電流應(yīng)大于等于被保護(hù)晶閘管額定電流 則選型為RS3/20500。3.2.3晶閘管過壓、過流保護(hù) 1.晶閘管過壓保護(hù)為了抑制晶閘管的關(guān)斷過電壓，采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路的方法，如圖所示。圖3-5 晶閘管過壓保護(hù)晶閘管的額定電流則由表可得保護(hù)電容，。電容的耐壓值 2.晶閘管過電流保護(hù)過電流是晶閘管電路經(jīng)常發(fā)生的故障，快速熔斷器保護(hù)是最簡(jiǎn)單有效的過流保護(hù)器件，如圖所示。圖3-6 晶閘管過電流保護(hù)快速熔斷器的選擇主要考慮以下兩個(gè)

14、方面：（1） 快速熔斷器的額定電壓應(yīng)大于線路正常工作電壓的有效值，即 取240V。（2） 快速熔斷器的額定電流應(yīng)大于等于被保護(hù)晶閘管額定電流。 則選型為RS3/20-200.3.3觸發(fā)回路設(shè)計(jì)晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在必要的時(shí)刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。晶閘管觸發(fā)電路往往包括觸發(fā)時(shí)刻進(jìn)行控制相位控制電路、觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)。觸發(fā)脈沖的放大和輸出環(huán)節(jié)中，晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求： （1）觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通，這里采用相隔60°的雙窄脈沖。 （2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度。 （3）所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且

15、在門極的伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。 （4）應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。本設(shè)計(jì)用到兩組三相全控橋整流電路中有六個(gè)晶閘管，觸發(fā)順序依次為：VT1VT2VT3VT4VT5VT6,可以選用3個(gè)KJ004集成塊和一個(gè)KJ041集成塊，即可形成六路雙脈沖，再由六個(gè)晶體管進(jìn)行脈沖放大，就可以構(gòu)成三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路。1.三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路如圖3-7。 圖3-7 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路2.觸發(fā)脈沖與主電路的同步觸發(fā)電路需要+15V、15V的穩(wěn)壓電源（直流）和、同步信號(hào)，利用變壓器將電網(wǎng)電壓降壓后接入。 圖3-8 同步信號(hào)變壓器3.4勵(lì)磁回路設(shè)計(jì)

16、本設(shè)計(jì)要求額定勵(lì)磁為0.61A，由于勵(lì)磁為直流電，這里選用三相半波整流橋作為整流電路，如圖3-11 圖3-9 勵(lì)磁回路設(shè)計(jì) 通過RP進(jìn)行 電壓調(diào)節(jié)，使勵(lì)磁線圈兩側(cè)電壓為220V。負(fù)載為阻感負(fù)載，則負(fù)載電壓 需要電位器提供的阻值 這里取阻值為500的電位器。 欠電流繼電器可以進(jìn)行失磁保護(hù)，當(dāng)電流小于某一數(shù)值時(shí)將電路斷開，防止因失磁而引起飛車現(xiàn)象。 第4章控制回路設(shè)計(jì) 4.1 電流環(huán)設(shè)計(jì)(ACR)1. 電流環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的化簡(jiǎn) 對(duì)電流環(huán)來說，反電動(dòng)勢(shì)是一個(gè)變化較慢的擾動(dòng)，在電流的瞬變過程中，可以認(rèn)為反電動(dòng)勢(shì)基本不變。同時(shí)如果把給定濾波和反饋濾波兩個(gè)環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi)，同時(shí)把給定信號(hào)改成U*i(s)

17、/b ，則電流環(huán)便等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)，最后，由于Ts 和 Toi 一般都比Tl 小得多，可以當(dāng)作小慣性群而近似地看作是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，其時(shí)間常數(shù)為 Ti = Ts + Toi 電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖最終簡(jiǎn)化成如圖4-1所示。圖4-1電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖時(shí)間常數(shù)的確定回路總電阻： 回路總電感： （1）則電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)： 電動(dòng)勢(shì)系數(shù)： 額定勵(lì)磁下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)： （2）電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)： （3）整流裝置滯后時(shí)間常數(shù)。 三相橋式電路的平均失控時(shí)間為： （4） 電流濾波時(shí)間常數(shù)。 三相橋式電路每個(gè)波頭的時(shí)間是3.3ms,為了基本濾平波頭，應(yīng)有（12）=3.33ms，因此取=0.002s。（5）

18、電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和。 2.電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求：,無靜差，超調(diào)量，可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器其傳遞函數(shù)為： 式中 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； 電流調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)與控制對(duì)象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)對(duì)消，選擇 i=Tl則電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為圖4-4所示的典型形式，其中 圖4-2 校正成典型I型系統(tǒng)的電流環(huán)3.電流調(diào)節(jié)器的參數(shù) 電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：i=Tl=0.02s。電流環(huán)開環(huán)增益：要求時(shí)，查閱資料后，取=0.707，因此 選擇給定信號(hào)： 選擇轉(zhuǎn)速環(huán)限幅電壓： 選擇電流環(huán)限幅電壓： 則電力電子變換器的電壓放

19、大系數(shù)： 則電流反饋系數(shù)： ACR的比例系數(shù)為： 4.檢驗(yàn)近似條件 電流環(huán)截至頻率： 1） 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件滿足近似條件。2） 忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件滿足近似條件。3） 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件滿足近似條件。5.計(jì)算電流調(diào)節(jié)器電阻和電容含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器如圖3-8所示：其中為電流給定電壓，為電流負(fù)反饋電壓，為電力電子變換器的控制電壓。 圖4-3 PI型電流調(diào)節(jié)器由圖4-5，所用運(yùn)算放大器取，各電阻和電容值為 ，取35K ，取 0.6 取 0.2按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為，滿足設(shè)計(jì)要求。4.2轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計(jì) 1.電流環(huán)的等

20、效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)經(jīng)簡(jiǎn)化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，為此，須求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)。由圖4-4可知 忽略高次項(xiàng)，可降階近似為 近似條件為 式中 轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。 接入轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，電流環(huán)等效環(huán)節(jié)的輸入量應(yīng)為U*i(s)，因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效為 2.確定時(shí)間常數(shù) （1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù) （2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù) （3）轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)小時(shí)間常數(shù) 0.0074+0.01=0.0174s 3.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇用電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)代電流環(huán)后，同時(shí)將給定信號(hào)改成 U*n(s)/a，再把時(shí)間常數(shù)為1/KI 和 T0n 的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個(gè)時(shí)間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)。則轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖可簡(jiǎn)

21、化為圖4-7所示。 圖4-4 轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖按照設(shè)計(jì)要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 式中 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)。這樣，調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 令轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為 則 不考慮負(fù)載繞動(dòng)時(shí)，校正后的調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖4-8 圖4-5轉(zhuǎn)速換的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖及其化簡(jiǎn)（校正后成為典型型系統(tǒng)）4.計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取，則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為5×0.0174s=0.087s轉(zhuǎn)速開環(huán)增益 轉(zhuǎn)速環(huán)系數(shù)： ASR的比例系數(shù) 4.檢驗(yàn)近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率 1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為 滿足簡(jiǎn)化條件。2） 轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l

22、件為 滿足簡(jiǎn)化條件。5.計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器如圖4-9所示： 圖4-6 含給定濾波與反饋濾波的PI型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器其中為轉(zhuǎn)速給定電壓，為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓，：調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓。取，則 取230K 取 0.4 取 26.校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量 當(dāng)時(shí)，不能滿足設(shè)計(jì)要求。應(yīng)按ASR退飽和的情況重新計(jì)算超調(diào)量。7. 按ASR退飽和重新計(jì)算超調(diào)量 調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機(jī)械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降： 本電動(dòng)機(jī)的過載倍數(shù)=1.5，理想空載起動(dòng)時(shí)，z=0查表得，h=5時(shí)，Cmax/Cb=81.2%，則 10%不能滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)當(dāng)加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋。 8.轉(zhuǎn)速超調(diào)的抑制轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋

23、 在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器上增設(shè)轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋，加入這個(gè)環(huán)節(jié)可以抑制甚至消滅轉(zhuǎn)速超調(diào)，同時(shí)可以大大降低動(dòng)態(tài)速降。 在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖4-10所示。 圖4-7 帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和普通的相比，在轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)并聯(lián)了微分電容和濾波電阻，即在轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的基礎(chǔ)上再疊加一個(gè)帶濾波的轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋信號(hào)。圖4-8 轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋對(duì)啟動(dòng)過程的影響 圖中的曲線1為普通雙閉環(huán)的起動(dòng)程，當(dāng)t=時(shí)，n到達(dá)給定值，ASR開始退飽和，其后轉(zhuǎn)速必然有超調(diào)。加入轉(zhuǎn)速微分后，退飽和提前到T點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速比低，就提早進(jìn)入了線性閉環(huán)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，在時(shí)轉(zhuǎn)速雖繼續(xù)上升，但有可能不出現(xiàn)超調(diào)就趨于

24、穩(wěn)定，如圖曲線2。 圖4-9 帶轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速換動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖 待定的參數(shù)是和，由于，。而且已選定，只要確定，就可以計(jì)算出和。 轉(zhuǎn)速微分時(shí)間常數(shù) 轉(zhuǎn)速微分濾波時(shí)間常數(shù) 的近似工程計(jì)算公式為： 無超調(diào)時(shí)的微分時(shí)間常數(shù)應(yīng)該是 本設(shè)計(jì)無超調(diào)時(shí) 則 綜上，微分電容為 1.595，濾波電阻為 6.27。加入轉(zhuǎn)速微分負(fù)反饋后轉(zhuǎn)速無超調(diào)，即滿足。4.3反饋回路設(shè)計(jì)4.3.1 電流反饋 利用霍爾元件進(jìn)行電流反饋 圖2-13（b)霍爾元件構(gòu)成的電流互感器 該霍爾電流互感器的兩側(cè)的電流時(shí)1:1的，圖中Rm為測(cè)量電阻，同時(shí)為限流電阻，即 式中 霍爾電壓傳感器HLV一次側(cè)的最大電流即電動(dòng)機(jī)最大電流； 電流調(diào)節(jié)器輸

25、入限幅值。則 型號(hào)：TV100AW/100 4.3.2轉(zhuǎn)速反饋設(shè)計(jì) 計(jì)算轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù)： 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為，所以測(cè)速發(fā)電機(jī)的的額定數(shù)據(jù)可選為：22W，110V，0.22A，2000r/min。 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)包含測(cè)速發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)和輸出電位器RP2分壓系數(shù)，有 電位器RP2的選擇 此時(shí)RP2所消耗的功率為 為了不致使電位器溫度很高，實(shí)選電位器的瓦數(shù)應(yīng)為消耗功率的一倍以上，故可將RP2選為10W，2.1的可調(diào)電位器。 圖4-11轉(zhuǎn)速反饋設(shè)計(jì)（測(cè)速發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)）第5章 輔助回路設(shè)計(jì)5.1直流穩(wěn)壓電源 圖5-1 直流穩(wěn)壓電源 由單相橋式整流器和三端穩(wěn)壓器構(gòu)成的穩(wěn)壓電源，作為給定電源。

26、（1） 電路的組成 電路經(jīng)變壓器變壓后的42V電壓經(jīng)單相橋式整流后向給定電路提供電源。將變壓器線圈分為兩部分，中間接地，以得到正、負(fù)電壓同時(shí)輸出。在電橋的兩端分別串入一對(duì)容量較大的電容、和一對(duì)容量較小的電容、，兩對(duì)電容的中間接地。 在正電壓輸出端串入三端穩(wěn)壓器LM117，在負(fù)電壓輸出端串入LM137.分別穩(wěn)定+15V、-15V電壓的輸出。（2） 電路的工作原理給定電路的電源由單向不可控整流后的電源提供。電源電壓晶變壓器變壓后的輸出電壓是42V，變壓器線圈繞組的中間接地，見變壓器分為兩個(gè)同時(shí)輸出21V的副邊電壓。電流經(jīng)不可控整流后，直接向穩(wěn)壓器提供穩(wěn)壓電源。21V的電流經(jīng)整流橋后，輸入穩(wěn)壓器的電

27、壓大約為 這樣穩(wěn)壓器LM117的輸出電壓為+15V，LM137輸出固定電壓15V。整流后輸出電壓的電流為正弦波形電流，在整流橋的兩端并入電容、后，可將正弦波電流變?yōu)檩敵鲭娏鞔笮』竞愣ǖ碾娏髟?，有利于穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓與給定電路的穩(wěn)定輸出。穩(wěn)壓器的輸入端并入電容、用以抵消輸入端較長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激震蕩，接線不長(zhǎng)時(shí)也可不用。輸出端并入電容、是為了瞬時(shí)增減電流時(shí)不至于引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。，為保證空載情況下輸出電壓穩(wěn)定，不宜高于240。的大小根據(jù)輸出電壓調(diào)節(jié)范圍確定。輸出電壓可調(diào)范圍為。（3） 元器件選型、參數(shù)的選取及計(jì)算 電容、 1mF 兩只 電容、 0.1 兩只 電容、 10 兩只 電容、 1 兩只 電阻 120 兩只 電阻 2 兩只 固定正電壓輸出穩(wěn)壓器 LM117 一只 固定負(fù)電壓輸出穩(wěn)壓器 LM137 一只