雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)1

1、實用標準文檔文案大全XUHAI COLLEGE徐海節(jié)院電力拖動與運動控制系統(tǒng)課程設計姓 名:專 業(yè):專 題:學號：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計指導教師：設計地點： 電工電子實驗中心2013年5月課程設計任務書任務下達日期：2013年5月17日設計日期： 2013年5月20日 至2013年5月31日設計專題題目：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計設計主要內(nèi)容和要求：直流調(diào)速系統(tǒng)憑借其優(yōu)良的調(diào)速性能在現(xiàn)場中得到了廣泛使用，雖然交流電機得到了 越來越多的使用，但直流調(diào)速系統(tǒng)的理論完全適用于交流電機調(diào)速系統(tǒng)的設計。針對附錄中提供的直流電機參數(shù)，進行直流電機調(diào)速系統(tǒng)的設計。要求該直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍寬、起制動性能好、

2、可四象限運行，具體設計內(nèi)容如下。1 .緒論介紹直流調(diào)速在工業(yè)生產(chǎn)中的應用及直流調(diào)速理論的發(fā)展。2 .直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路設計(1)根據(jù)提供的直流電動機參數(shù)，選擇相應的主電路形式，主電路主要采用兩種形式: 基于H橋的脈寬直流調(diào)速系統(tǒng)、晶閘管一電動機直流調(diào)速系統(tǒng)；(2)根據(jù)附錄中所提供的直流電機參數(shù)和選擇的主電路形式，對主電路中的功率器件進行型號選擇，并要求給出選擇依據(jù)；(3)根據(jù)選擇的主電路器件，設計晶閘管觸發(fā)電路，全控型器件IGBT驅(qū)動電路的原理圖，并對驅(qū)動電路的原理簡要說明；獨立電源，(4)根據(jù)系統(tǒng)控制要求，選擇相應的電壓、電流和溫度等傳感器，要求給出具體型號；選做(5)要求在主回路設計中需

3、給出相應的保護及緩沖電路。3 .直流調(diào)速系統(tǒng)的控制理論(1)給出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖；(2)根據(jù)直流電動機和主回路參數(shù)，確定動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖的具體參數(shù)；(3)運用工程化設計方法對直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器進行參數(shù)設計，要求必須給出限幅(可控范圍內(nèi))的具體參數(shù)及依據(jù)；(4)根據(jù)設計的PI調(diào)節(jié)器參數(shù)，要求給出帶有內(nèi)外限幅的PI調(diào)節(jié)器的模擬量電路圖;(5)給出直流調(diào)速系統(tǒng)的完整結(jié)構(gòu)框圖。4 .雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的Matlab仿真(1)根據(jù)上述雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，建立 Matlab仿真模型，并對調(diào) 節(jié)器參數(shù)設計的合理性進行驗證；(2)運用Matlab/Simulink 下的電機模型，建

4、立基于電機模型的仿真模型，并對調(diào)節(jié) 器的參數(shù)作出調(diào)整。5 .數(shù)字控制器的設計(可選)(1)硬件設計：根據(jù)所選數(shù)字處理器，進行相應硬件電路的設計，要求包括PW麻出、 AD采樣及信號處理電路、編碼器接口等；(2)軟件設計：給出雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的整體控制流程圖，并給出增量式 PI調(diào)節(jié) 器、數(shù)字測速的程序流程框圖。指導教師簽字：日期:摘要本次設計是應用自動控制理論和工程設計的方法對直流調(diào)速系統(tǒng)進行設計和控制，從 直流調(diào)速系統(tǒng)的原理出發(fā)，建立了雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，設計出能夠達到性能指標要求的 電力拖動系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器，該系統(tǒng)中設置了電流檢測環(huán)節(jié)、電流調(diào)節(jié)器以及轉(zhuǎn)速檢測環(huán)節(jié)、 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，構(gòu)成了電流環(huán)和轉(zhuǎn)速

5、環(huán)，前者通過電流元件的反饋作用穩(wěn)定電流，后者通過 轉(zhuǎn)速檢測元件的反饋作用保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，最終消除轉(zhuǎn)速偏差，從而使系統(tǒng)達到調(diào)節(jié)電流和 轉(zhuǎn)速的目的。并應用MATLA歐件對設計的系統(tǒng)進行仿真和校正以達到滿足控制指標的目 的。本設計的控制對象是功率3kW額定電壓220V的直流電動機，該直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范 圍寬、起制動性能好、可四象限運行。關(guān)鍵詞：雙閉環(huán)；直流調(diào)速；仿真目錄1緒論 32雙直閉環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)的提出 42.1為何要引入電流的反饋 43轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成 53.1 結(jié)構(gòu)框圖53.2 以電流調(diào)節(jié)器ACR為核心的電流環(huán)工作原理 63.3 以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR為核心的轉(zhuǎn)速環(huán)工作原理 64

6、主回路的設計 74.1 直流調(diào)速系統(tǒng)的基本概念 74.2 主電路中H橋拓撲結(jié)構(gòu) 94. 2. 1控制方法及特點 94.鼻2主電路工作原理 94 Z 3直流PWMT逆直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速反向的過渡過程 114 2 4性能評價114.3直流調(diào)速系統(tǒng)主回路拓撲結(jié)構(gòu)和幾點電路保護的說明 121 .3.1預充電回路124 3 2直流PW調(diào)速系統(tǒng)的電能回饋和泵升電壓 125 . 3. 3限制泵升電壓13: PWMI（統(tǒng)的優(yōu)越性144.4 主電路參數(shù)計算 144 47額定電流的選擇144 4e平波電抗器144. 4 3額定電壓的選擇15一或4整流部分元件的選擇 154 d 5濾波電容的計算165驅(qū)動緩沖保護電路

7、 165.1 驅(qū)動電路的要求 16175.2 IGBT的驅(qū)動電路5.3 IGBT柵極的保護176信號檢測與處理電路 6.1 電流和電壓的檢測 186.2 溫度的檢測196.3 電機轉(zhuǎn)速的檢測 207雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工程化設計 7.1 工程設計方法的基本思路 22工1. 1系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu) 227.1.1 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu) 237.1.2 系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu) 237.2 電流調(diào)節(jié)器的設計 24,2 7電流結(jié)構(gòu)圖的化簡 247.2.2電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 25 2 3電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算 26工2d電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)和輸出限幅值 26一一一計算調(diào)節(jié)器電阻和電容 277.26 電流環(huán)假定條件小結(jié) 277.27

8、7電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù) 27一 2 f確定時間常數(shù)28Z2 9校驗近似條件297.28 速調(diào)節(jié)器的設計 30力3 1轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡化 30轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇 307.28.3 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算 30一工轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的實現(xiàn) 317.28.4 一轉(zhuǎn)速環(huán)假定條件小結(jié) 327.28.6 速環(huán)與電流環(huán)的關(guān)系 328基于SIMULINK的系統(tǒng)仿真8.1 系統(tǒng)仿真331821328.2 仿真結(jié)果的分析 351緒論電機自動控制系統(tǒng)廣泛應用于機械，鋼鐵，礦山，冶金，化工，石油，紡織，軍工等 行業(yè)。這些行業(yè)中絕大部分生產(chǎn)機械都采用電動機作原動機。有效地控制電機，提高其運 行性能，對國民經(jīng)濟具有十分重要的

9、現(xiàn)實意義。20世紀90年代前的大約50年的時間里，直流電動機幾乎是唯一的一種能實現(xiàn)高性能 拖動控制的電動機，直流電動機的定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場相互獨立并且正交，為控制提供了 便捷的方式，使得電動機具有優(yōu)良的起動，制動和調(diào)速性能。盡管近年來直流電動機不斷 受到交流電動機及其它電動機的挑戰(zhàn)，但至今直流電動機仍然是大多數(shù)變速運動控制和閉 環(huán)位置伺服控制首選。因為它具有良好的線性特性，優(yōu)異的控制性能，高效率等優(yōu)點。直 流調(diào)速仍然是目前最可靠，精度最高的調(diào)速方法。2雙直閉環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)的提出2.1 為何要引入電流的反饋這是在轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出來的，因為轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系 統(tǒng)不能充分按照理想要

10、求控制電流（或電磁轉(zhuǎn)矩）的動態(tài)過程。對于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)運行的調(diào)速系統(tǒng)，縮短起、制動過程的時間是提高生產(chǎn)率的重要因素：1 .在起動（或制動）過渡過程中，希望始終保持電流（電磁轉(zhuǎn)矩）為允許的最大 值，使調(diào)速系統(tǒng)以最大的加（減）速度運行。2 .當?shù)竭_穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速時，最好使電流立即降下來，使電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩相平衡， 從而迅速轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運行。在啟動過程中應該只有電流負反饋，沒有轉(zhuǎn)速負反饋，在達到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，有希 望只要轉(zhuǎn)速負反饋，不能再讓電流負反饋發(fā)生作用，既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋， 又能使它們在不同的階段里作用，只用一個調(diào)解器顯然是不行，在這里就提出了轉(zhuǎn)速、 電流的雙閉環(huán)控制。圖1-1是帶電流截止負反饋的

11、單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的電流動態(tài)特性曲線，顯然離我們 所希望的曲線特性要差的遠，圖1-2才是我們想要的理想控制過程。圖 1-3是時間最 優(yōu)的理想過渡過程，為此，我想到了雙閉環(huán)直溜溜調(diào)速系統(tǒng)。圖2-3時間最優(yōu)的理想過渡過程3轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成3.1 結(jié)構(gòu)框圖為了使轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用， 可在系統(tǒng)中這只兩個調(diào)節(jié)器，分別引入轉(zhuǎn) 速負反饋和電流負反饋以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實行嵌套連接，如圖 2-1所示。把轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié)器的輸出當做電流調(diào)節(jié)器的輸入，在用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器 UPE此閉環(huán)結(jié)構(gòu)，電流環(huán)在里面，轉(zhuǎn)速環(huán)在外，這就形成了，轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流 調(diào)速系統(tǒng)。為了

12、獲得良好的靜、動態(tài)性能，這里轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器都采用 PI調(diào)節(jié)器。SR-轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR電流調(diào)節(jié)器 TG測速發(fā)電機 T電流互感器 UPE 一電力電子變換器3.2 以電流調(diào)節(jié)器AC時核心的電流環(huán)工作原理電流環(huán)是由電流調(diào)節(jié)器ACRffi電流負反饋環(huán)節(jié)組成的閉合回路，其主要作用是通過電流檢測元件的反饋作用穩(wěn)定電流。由于 AC助PI調(diào)節(jié)器，穩(wěn)態(tài)時，其輸入偏差電壓UiUiUiUiId 0,即Id=Ui/ 。其中B為電流反饋系數(shù)。當Ui* 一定時，由于電流負反饋的調(diào)節(jié)作用，使整流裝置的輸出電流保持在Ui*/數(shù)值上。當Id >Ui*/時，自動調(diào)節(jié)過程為：Id T- Ui = i UiI d U-U

13、a J-Ud Id J最終保持電流穩(wěn)定。當電流下降時，也有類似的調(diào)節(jié)過程。3.3 以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器AS時核心的轉(zhuǎn)速環(huán)工作原理轉(zhuǎn)速環(huán)是由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和轉(zhuǎn)速負反饋環(huán)節(jié)組成的閉合回路，其主要作用是通過轉(zhuǎn) 速檢測元件的反饋作用保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，最終消除轉(zhuǎn)速偏差。由于AS"用PI調(diào)節(jié)器，所以在系統(tǒng)達到才I態(tài)時應滿足 UnUnn 0 ,即n=Un0當U；一定時，轉(zhuǎn)速n將穩(wěn)定在U；/數(shù)值上。當n<U；/時，其自動調(diào)節(jié)過程為:FZT-nJ- Un=( Un n) TI Ui I t<0 IUi I - Ua - Ud -nT最終保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。當轉(zhuǎn)速上升時，也有類似的調(diào)節(jié)過程。4主回路的設計三

14、相交流電源經(jīng)不可控整流器變換為電壓恒定的直流電源，再經(jīng)過直流PW膜換器得到可調(diào)的直流電壓，給直流電動機供電。4.1 直流調(diào)速系統(tǒng)的基本概念1 2在工程實踐中，有許多生產(chǎn)機械要求在一定的范圍內(nèi)進行速度的平滑調(diào)節(jié)，并且要求 有良好的靜、動態(tài)性能。由于直流電動機具有極好的運行性能和控制特性。盡管它不如交 流電動機那樣結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、制造方便、維護容易，但是長期以來，直流調(diào)速系統(tǒng) 一直占據(jù)壟斷地位。當然，近年來，隨著計算機技術(shù)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展， 交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，大有取代直流調(diào)速系統(tǒng)的趨勢，由于微機控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的 出現(xiàn)，目前，直流調(diào)速系統(tǒng)仍然是自動調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。在我國

15、許多工業(yè)部門，如軋 鋼、礦山采掘、海洋鉆探、金屬加工、紡織、造紙以及高層建筑等需要高性能可控電力拖 動的場合，仍然廣泛采用直流調(diào)速系統(tǒng)。而且，直流調(diào)速系統(tǒng)在理論上和實踐上都比較成 熱，從控制技術(shù)的角度來看，它又是交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，直流調(diào)速系統(tǒng)的應用研 究具有實際意義。直流調(diào)速系統(tǒng)的主要方案直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩的大小常用下式表示：Te Ct I a式中，Te電動機的電磁轉(zhuǎn)矩，單位為 N- mi勵磁磁通，單位為Wb1a電樞電流，單位為 A;Ct 由電機結(jié)構(gòu)決定的轉(zhuǎn)矩常數(shù)。以上分析表明，直流電動機電磁轉(zhuǎn)矩中的兩個可控參量和Ia是互相獨立的，可以非常方便地分別調(diào)節(jié)，這種機理使直流電動機具有良好的

16、轉(zhuǎn)矩控制特性，從而有優(yōu)良的轉(zhuǎn)速調(diào) 節(jié)性能。U IaR由直流電動機的轉(zhuǎn)速特性知道，直流電動機的轉(zhuǎn)速和其他參量的關(guān)系可用下式表示：n式中，n電動機轉(zhuǎn)速，單位為 r/min ；U電樞供電電壓，單位為v;Ce 由電機結(jié)構(gòu)決定的電勢常數(shù)；Ct =9.55 Ce在上式中，Ce為常數(shù)， a的大小取決于負載轉(zhuǎn)矩，因此可知，直流電動機的調(diào)速方法 有三種：1 .調(diào)節(jié)電樞供電電壓U改變電樞電壓主要是從額定電壓往下降低電樞電壓，從電動機額定轉(zhuǎn)速向下變速，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法.對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，這種方法最好。I a變化遇到的時間常數(shù)較小，能快速響應，但是需要大容量可調(diào)直流電源。2 .改變電動機主磁

17、通改變磁通可以實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，但只能減弱磁通，從電動機額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)速，屬 包功率調(diào)速方法，I f變化時遇到的時間常數(shù)同I a變化遇到的相比要大得多，響應速度較慢, 但所需電源容量小。3 .改變電樞回路電阻R在電動機電樞回路外用電阻進行調(diào)速的方法，設備簡單，操作方便。但是只能有級調(diào) 速，調(diào)速平滑性差，機械特性較軟；空載時幾乎沒什么調(diào)速作用；在調(diào)速電阻上消耗大量 電能。改變電阻調(diào)速缺點很多，目前很少采用，僅在有些起重機、卷揚機及電車等調(diào)速性能 要求不高或低速運轉(zhuǎn)時間不長的傳動系統(tǒng)中采用。弱磁調(diào)速范圍不大，往往是和調(diào)壓調(diào)速 配合使用，在額定轉(zhuǎn)速以上作小范圍的升速。因此，自動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往

18、以調(diào)壓 調(diào)速為主，必要時把調(diào)壓調(diào)速和弱磁調(diào)速兩種方法配合起來使用，因此本設計基于以上理 論采用調(diào)壓調(diào)速。整個主回路的流程是,進線電抗器一不控整流一預充電回路一電容濾波一能耗制動電 路一 PW喳換電路一直流電動機1 .2主電路中H橋拓撲結(jié)構(gòu)本設計的控制對象是一臺功率 3kW額定電壓220V的直流電動機，選用的是PW陳統(tǒng), 它能能完全滿足這種小功率的電路，是基于H橋的脈寬直流調(diào)速系統(tǒng)。圖4-1橋式可逆PWM變換器電路圖3-1是其電路結(jié)構(gòu)圖，電動機M兩端電壓 阻的極性隨全控型電力電子器件的狀態(tài)而 改變4 2. 1控制方法及特點驅(qū)動信號特點：Ug1Ug4Ug2Ug3gggg控制方式采用雙極式，即一個周

19、期內(nèi)，輸出波形極性有正有負。5 . 2. 2主電路工作原理主電路有兩種運行方式，正向運行和反向運行，下面分別說明其運行過程。(1)正向運行第 1 階段，在 0&t&ton 期間，Ug1、Ug4為正，VT1、VT4導通，Ug2、Ug3為負，VT2、VT3截止，電流id沿回路1流通，電動機M兩端電壓5染+Us；第2階段，在tonWtWT期間，Ug1、Ug4為負，VT1、VT4截止，VD2 VD3a流 并鉗 位使VT2、VT3保持截止，電流id沿回路2流通，電動機M兩端電壓UAb= - Us；其波形圖見圖3-2。(2)反向運行：第1階段，在0&t&ton期間，Ug2、

20、Ug3為負，VT2、VT3截止，VD1 VD4續(xù)流，并 鉗位使VT1、VT4截止，電流-id沿回路4流通，電動機M兩端電壓 5=+Us；第2階段，在ton <t &T期間，Ug2 Ug3為正，VT2、VT3導通Ug1、Ug4為負，使VT1、VT4保持截止，電流-id沿回路3流通，電動機M兩端電壓= - Us；其波形圖見3-3。圖4-2正向電動運行波形圖4-3反向電動運行波形雙極式控制可逆PWME換器的輸出平均電壓為t T t2tUd-2n Uson Us(=1)Usd T s T s T s如果占空比和電壓系數(shù)的定義與不可逆變換器中相同，則在雙極式控制的可逆變換器 中調(diào)速時的可調(diào)

21、范圍為01, - 1< <+1。當>0.5時， 為正，電機正轉(zhuǎn)；當<0.5時，為負，電機反轉(zhuǎn)；當=0.5時，=0,電機停止。特別的有一點說明，當電機停止時電樞電壓并不等于零，而是正負脈寬相等的交變脈沖電 的損耗，這是雙極式控制的缺點。但它也有好處，在電機停止時仍有高頻微振電流，從而 消除了正、反向時的靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動力潤滑”的作用。4. 2. 3直流PWW逆直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速反向的過渡過程圖4-4直流PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速反向的過渡過程a點過渡到b點，Id: IdL -0。b點過渡到c點,Id: 0 -Idm。c點過渡到d點，回饋制動狀態(tài)，轉(zhuǎn)速將減速到 00d

22、點過渡到e點，反向起動狀態(tài)，轉(zhuǎn)速要超調(diào)，轉(zhuǎn)速環(huán)退飽和在f點穩(wěn)定工作，電樞電流與負載電流-IdL相等。-性能評價 雙極式控制的橋式可逆PWME換器有下列優(yōu)點：(1)電流一定連續(xù)；(2)可使電機在四象限運行；(3)電機停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；(4)低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達 1:20000左右；(5)低速時，每個開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導通4.3直流調(diào)速系統(tǒng)主回路拓撲結(jié)構(gòu)和幾點電路保護的說明圖3-5是橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路的原理圖圖4-5橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路的原理圖4 3. 1預充電回路預充電回路就是圖3-4的K和R部分。在突加交流電源時，

23、大電容量濾波電容 C相當 于短路，會產(chǎn)生很大的充電電流，容易損壞整流二極管。為了限制充電電流，在整流器和 濾波電容之間串入限流電阻。限流電阻產(chǎn)生損耗，因此，在對電容充電完成后需閉合開關(guān)K,以減小系統(tǒng)損耗。4 3. 2直流PWMB速系統(tǒng)的電能回饋和泵升電壓PW喳換器的直流電源通常由交流電網(wǎng)經(jīng)不可控的二極管整流器產(chǎn)生，并采用大電容 C濾波，以獲得恒定的直流電壓，電容 C同時對感性負載的無功功率起儲能緩沖作用。如 圖 3-6。當可逆系統(tǒng)進入制動狀態(tài)時，直流 PWMfc率變換器把機械能變?yōu)殡娔芑仞伒街绷鱾?cè)由 于二極管整流器導電的單向性，電能不可能通過整流器送回交流電網(wǎng)，只能向濾波電容充 電，使電容兩端

24、電壓升高，稱作泵升電壓。圖4-6電能回饋和泵升電壓示意圖4 3. 3限制泵升電壓過高的泵升電壓會擊穿電力電子器件， 必須加以限制。這里采用能耗制動回路的方法, 當PWME制器檢測到泵升電壓高于規(guī)定值時，開關(guān)器件 VTb導通，使制動過程中多余的動b RW Lss<圖3-7泵升電壓限制電路能以銅耗的形式消耗在放電電阻 R中，如圖3-7所示對于更大容量的系統(tǒng)，為了提高效率，可以在二極管整流器輸出端并接逆變器，把多 余的能量逆變后回饋電網(wǎng)。當然，這樣一來，系統(tǒng)就更復雜了。一 3 #WM（統(tǒng)的優(yōu)越性主電路線路簡單，需用的功率器件少；開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較?。坏退傩阅芎?/p>

25、，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬；系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗擾能力強；功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導通損耗小，當開關(guān)頻率適當時，開關(guān)損耗也不大, 因而裝置效率較高；直流電源采用不控整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。4.4主電路參數(shù)計算4 4. 1額定電流的選擇在選用智能功率模塊時，需要考慮到電機的過載要求，安全裕度等要求，從逆變部分 的主電路可以看出，流過一只IGBT管子的最大電流應當?shù)扔陔妱訖C定子一相的最大電流, 所以功率元件的電流額定為：I IPMn1.2: 2 Im 1.2: 21 sm其中Im :為電機過載時的最大電流:為電流的過載倍數(shù)，這里取 1.2Ism：流過定子一相繞組中電流的峰值

26、Isn：定子的額定電流這里為17.3A1.2： 2 ：為安全裕量。所以帶入試驗用電機的相關(guān)數(shù)據(jù)得到，電流額定為:?n =( 1 ?2 2 ) x，2 X17?3X1?2 = 35.258. 7( A)4. 4. 2平波電抗器為了使直流負載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電 抗器，稱平波電抗器。其主要參數(shù)有流過電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計算主要是電感量的計算。算出電流連續(xù)的臨界電感量 可用下式計算，單位mHLiKiU2d min式中Ki與整流電路形式有關(guān)的系數(shù)，可由表查得；Idmin為最小負載電流，常取電動 機額定電流的5%10%計算。根據(jù)本電路形式查得

27、Ki =0.695 ,所以120L1 =0.695120- =30.3mH55 5%4. 4. 3額定電壓的選擇直流電源由380V的三相交流電直接整流得到，所以直流側(cè)電壓為- 2.34 XI. 2 XL = 2. 34 XI. 2 X 2 2 0 = 6 1 5 (V)其中U2為交流電相電壓的有效值，1. 2為考慮到大電容濾波后的電感升高系數(shù)。 功率元件的電壓額定為Un i.5Ud 1.5 615 923V所以在實際的應用中選¥ 了日本三菱公司的PM50RSE120其額定電壓1200V額定電流50A可以滿足要求。44整流部分元件的選擇整流部分采用不可控整流，整流二極管的電流額定為，直

28、流側(cè)的最大電流為 Im,根據(jù) 電力電子學的相關(guān)知識，三相全控橋通過二極管的電流有效值 Ivt和直流側(cè)電流1m的關(guān)系 為(電力電子技術(shù) 礦大版P99)I VT = I mV 3再根據(jù)二極管的通態(tài)平均電流與電流的有效值的關(guān)系為，a 色1.57所以綜上二極管的電流的額定電流即二極管的通態(tài)平均電流為(考慮到安全裕度)，I2 12 5IND 2: 3 1m2: 3 - -1.2 5 6.24: 9.36(A)1.57 、31.573IND 50 A電壓額定：二極管兩端斷態(tài)重復峰值電壓為，交流電源的線電壓。所以電壓額定為：UND (2: 3)Um (2: 3) ,2 380 1072: 1596V選用UN

29、D 1600 V為了減小主電路的體積，使之易于安裝，選用 50A /1600V的二極管兩單元模塊三個構(gòu)成整流橋。4. 4. 5濾波電容的計算由于通過整流橋后的直流是含有脈動的直流，必須通過電容加以濾波。5驅(qū)動緩沖保護電路5.1 驅(qū)動電路的要求1)柵極正向驅(qū)動電壓的大小將對電路性能產(chǎn)生重要影響，必須正確選擇。當正向驅(qū)動 電壓增大時，IGBT的導通電阻下降，使開通損耗減??；但若正向驅(qū)動電壓過大則負載短路 時其短路電流Ic隨UG目曾大而增大,可能使IGBT出現(xiàn)擎住效應，導致門控失效，從而造 成IGBT的損壞；若正向驅(qū)動電壓過小會使IGBT退出飽和導通區(qū)而進入線性放大區(qū)域，使 IGBT過熱損壞；使用中

30、選12V<UGE<18V好。柵極負偏置電壓可防止由于關(guān)斷時浪涌電流 過大而使IGBT誤導通，一般負偏置電壓選-5V為宜。另外，IGBT開通后驅(qū)動電路應提供 足夠的電壓和電流幅值，使IGBT在正常工作及過載情況下不致退出飽和導通區(qū)而損壞。2)IGBT快速開通和關(guān)斷有利于提高工作頻率， 減小開關(guān)損耗。但在大電感負載下IGBT 的開關(guān)頻率不宜過大，因為高速開通和關(guān)斷時，會產(chǎn)生很高的尖峰電壓，極有可能造成IGBT 或其他元器件被擊穿。3)選擇合適的柵極串聯(lián)電阻 RG柵射電容CG對IGBT的驅(qū)動相當重要。RGR小，柵 射極之間的充放電時間常數(shù)比較小，會使開通瞬間電流較大，從而損壞IGBT;

31、RG較大，有利于抑制dVCE/dt但會增加IGBT的開關(guān)時間和開關(guān)損耗。合適的CGt利于抑制dic/dt , CG太大，開通時間延時，CG太小對抑制dic/dt效果不明顯。4)當IGBT關(guān)斷時，柵射電壓很容易受IGBT和電路寄生參數(shù)的干擾，使柵射電壓引起防止柵極驅(qū)動電路出現(xiàn)高壓尖峰，最好在柵射間并接兩只反向串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管，其穩(wěn)壓 值應與正負柵壓相同。5.2IGBT的驅(qū)動電路由于IGBT是電壓控制型器件，因此只要控制ICBT的柵極電壓就可以使其開通或關(guān)斷, 并且開通時維持比較低的通態(tài)壓降.研究表明，IGBT的安全工作區(qū)和開關(guān)特性隨驅(qū)動電路 的改變而變化.因此，為了保證IGBT可靠工作，驅(qū)動保護

32、電路至關(guān)重要。電路圖見4-1。IGBT驅(qū)動保護電路的原則如下：(1)動態(tài)驅(qū)動能力強，能為柵極提供具有陡峭前后沿的驅(qū)動脈沖；(2)開通時能提供合適的正向柵極電壓 1215V,關(guān)斷時可以提供足夠的反向關(guān) 斷柵極電壓(-5V);(3)盡可能少的輸入輸出延遲時間，以提高工作效率；(4)足夠高的輸入輸出電氣隔離特性，使信號電路與柵極驅(qū)動電路絕緣；(5)出現(xiàn)短路、過流的情況下，具有靈敏的保護能力。目前，普遍使用驅(qū)動與保護功能合為一體的IGBT專用的驅(qū)動模塊。阻尼濾波門極驅(qū)動電路：為了消除可能的振蕩現(xiàn)象，IGBT的柵射極間接上RC網(wǎng)絡組成阻尼濾波器且連線采用雙絞線。圖5-1.2IGBT的驅(qū)動電路5.3IGB

33、T柵極的保護IGBT的柵極-發(fā)射極驅(qū)動電壓 VGe的保證值為土 20V,如果在它的柵極與發(fā)射極之間加 上超出保證值的電壓，則可能會損壞IGBT,因此，在IGBT的驅(qū)動電路中應當設置柵壓限 幅電路。另外，若IGBT的柵極與發(fā)射極間開路，而在其集電極與發(fā)射極之間加上電壓， 則隨著集電極電位的變化，由于柵極與集電極和發(fā)射極之間寄生電容的存在，使得柵極電圖5-2 IGBT柵極的保護位升高，集電極-發(fā)射極有電流流過。這時若集電極和發(fā)射極間處于高壓狀態(tài)時，可能會使IGBT發(fā)熱甚至損壞。如果設備在運輸或振動過程中使得柵極回路斷開，在不被察覺的 情況下給主電路加上電壓，則IGBT就可能會損壞。為防止此類情況發(fā)

34、生，應在 IGBT的柵 極與發(fā)射極問并接一只幾十kQ的電阻，此電阻應盡量靠近柵極與發(fā)射極。如圖4-2所示。6信號檢測與處理電路檢測回路包括電壓、電流、溫度和轉(zhuǎn)速檢測，其中電壓、電流和溫度檢測由A/D轉(zhuǎn)換通道變?yōu)閿?shù)字量送入微機，轉(zhuǎn)速檢測用數(shù)字測速。6.1電流和電壓的檢測電流和電壓檢測除了用來構(gòu)成相應的反饋控制外，還是各種保護和故障診斷信息的來 源。電流、電壓信號也存在幅值和極性的問題，需經(jīng)過一定的處理后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入微機，其處理方法與轉(zhuǎn)速相同。電流檢測原理如圖4-3所示?；魻栯娏鱾鞲衅骶哂袦y量精度高、線性度好、響應快、 隔離徹底的特點，近來在工業(yè)控制中得到廣泛應用。電壓檢測原理圖如圖4.4所

35、示:圖6-2電壓檢測原理圖6.2溫度的檢測圖6-3溫度檢測6.3電機轉(zhuǎn)速的檢測對于要求精度高、調(diào)速范圍大的系統(tǒng)，往往需要采用旋轉(zhuǎn)編碼器測速，即數(shù)字測速, 如圖5-3所示。光電式旋轉(zhuǎn)編碼器是轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角的檢測元件，旋轉(zhuǎn)編碼器與電機相連，當 電動機轉(zhuǎn)動時，帶動碼盤轉(zhuǎn)動，便發(fā)出轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)角信號。采用旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)字測速方法有三種： M法、T法和M/T法。(1)M法測速在一定時間內(nèi)測取旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù) Mi。把M 1除以兀就可得到旋轉(zhuǎn)編碼器 輸出脈沖的頻率fi M"Tc ,所以又稱頻率法。電動機每轉(zhuǎn)一圈共產(chǎn)生 Z個脈沖(Z二倍頻 系數(shù)X編碼器光柵數(shù))，把fi除以Z就得到電動機的轉(zhuǎn)速。在習

36、慣上，時間Tc以秒為單位， 而轉(zhuǎn)速是以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)為單位的，則電動機的轉(zhuǎn)速為60Ml n ZTc在上式中，Z和Tc均為常值，因此轉(zhuǎn)速n正比于脈沖個數(shù)Mi。高速時 大，量化誤差 較小，隨著轉(zhuǎn)速的降低誤差增大，轉(zhuǎn)速過低時 將小于1,測速裝置便不能正常工作。所以 M法測速只適用于高速段。(2)T法測速在編碼器兩個相鄰輸出脈沖的間隔時間內(nèi)，用一個計數(shù)器對已知頻率為的高頻時鐘脈沖進行計數(shù)，并由此來計算轉(zhuǎn)速，稱作 T法測速。在這里，測速時間緣于編碼器輸出脈 沖的周期，所以又稱周期法。在 T法測速中，準確的測速時間1是用所得的高頻時鐘脈沖 個數(shù)風計算出來的，即Tt Mz/fo,則電動機轉(zhuǎn)速為6060f 0n

37、一ZTZM2高速時M2小，量化誤差大，隨著轉(zhuǎn)速的降低誤差減小，所以T法測速適用于低速段， 與M法恰好相反。(3) M/T法測速M法測速在高速段分辨率強；T法測速在低速段分辨率強；因此，可以將兩種測速方 法相結(jié)合，取長補短。既檢測Tc時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖個數(shù) Mi,又檢測同一時間 間隔的高頻時鐘脈沖個數(shù) M2,用來計算轉(zhuǎn)速，稱作 M/T法測速。設高頻時鐘脈沖的頻率 為f。，則準確的測速時間Tt Mz/f。，而電動機轉(zhuǎn)速為n60M60M1f 0"ZiTZM2采用M/T法測速時，應保證高頻時鐘脈沖計數(shù)器與旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖計數(shù)器同時開 啟與關(guān)閉，以減小誤差，只有等到編碼器輸出脈沖前沿

38、到達時，兩個計數(shù)器才同時允許開 始或停止計數(shù)。由于M/T法的計數(shù)值和都隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化，高速時，相當于M法測速，最低速時，Mi=1,自動進入T法測速。因此M/T法測速能適用的轉(zhuǎn)速范圍明顯大于前兩種， 是目前廣泛應用的一種測速方法。所以，測速采用M/T法。7雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的工程化設計被調(diào)電機基本參數(shù)如下：額定功率Pe=3kW額定電壓Ue=220V額定電流Ie=17.3A ;額定轉(zhuǎn)速ne=1500r/min電樞回路總電阻R=2.5?;電磁時間常數(shù)Tl=0.017s;機電時間常數(shù)Tm=0.076s；電動勢系數(shù) C=0.1352V/ (r.min-1 )7.1工程設計方法的基本思路用經(jīng)典的動態(tài)

39、校正方法設計調(diào)節(jié)器必須同時解決自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性、抗 干擾性等各方面相互矛盾的靜態(tài)、動態(tài)性能要求。作為工程設計方法，首先要使問題簡化突出主要矛盾。簡化的基本思路是，把調(diào)節(jié)器的設計過程分為兩步：第一步，先選擇調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定，同時滿足所需要的穩(wěn)態(tài)精度。第二步，再選擇調(diào)節(jié)器的參數(shù)，以滿足動態(tài)性能指標這樣做，就把穩(wěn)、準、快抗干擾之間互相交叉的矛盾問題分成兩步來解決，第一步先 解決主要矛盾一動態(tài)穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度，然后在第二步中進一步滿足其它動態(tài)性能指標。在選擇調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)時，只采用少量的典型系統(tǒng)，它的參數(shù)與性能指標的關(guān)系都已事先 找到，具體選擇參數(shù)時只須按現(xiàn)成的公式和表格中的數(shù)據(jù)計

40、算以下就可以了。這樣就使設 計犯法規(guī)范化，大大減少了設計工作量36 工1. 1系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器，這樣構(gòu)成的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電路原理圖示于圖 6-1。圖中標出了兩個調(diào)節(jié)器輸入輸出電 壓的實際極性，它們是按照電力電子變換器的控制電壓為正電壓的情況標出的，并考慮到運算放大器的倒相作用。圖7-1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖6-1中表出，兩個調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的實用標準文檔. . . 一.一 . 一. 一.一,、1 .轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓Uim決定了電流給定電壓的最大值；2 .電流調(diào)節(jié)器ACR勺輸出限幅電壓Ucm限制了

41、電力電子變換器的最大輸出電壓 Udmo7. 1. 2系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)為了分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性，必須先繪出它的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖 6-2。它可以 很方便地根據(jù)上圖的原理圖畫出來，只要注意用帶限幅的輸出特性表示PI調(diào)節(jié)器就可以了。gRa文案大全圖7-2雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)速負反饋雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于 時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時,起主要調(diào)節(jié)作用。當負載電流達到 后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用， 系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動保護。這就是采用了兩個PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個閉環(huán)的效果。這樣的靜特性顯然比帶電流截止負反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)靜特性好。7.1 . 3

42、系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，考慮雙閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)，即可繪出雙 閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖 6-3所示。圖7-3雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖Toi 電流反饋濾波時間常數(shù)；Ton 轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)PI圖中WASR(洌 WACR(s分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。如果采用 調(diào)節(jié)器，則有：iS 1WUs)Ki iSns 1WUS)Kn -nS一般來說，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有比較滿意的動態(tài)性能。對于調(diào)速系統(tǒng)，最重要的動態(tài) 性能是抗擾性能。主要是抗負載擾動和抗電網(wǎng)電壓擾動的性能。雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由于增設 了電流內(nèi)環(huán)，電壓波動可以通過電流反饋得到比較及時的調(diào)節(jié)，不

43、必等它影響到轉(zhuǎn)速以后 才能反饋回來，抗擾性能大有改善。7.2 電流調(diào)節(jié)器的設計7. 2 J電流結(jié)構(gòu)圖的化簡(1)忽略反電動勢的動態(tài)影響；在按動態(tài)性能設計電流環(huán)時，可以暫不考慮反電動勢變化的動態(tài)影響，即E= 0這時，電流環(huán)如下圖所示(2)等效成單位負反饋系統(tǒng)；如果把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內(nèi)，同時把給定信號改成U*i(s) /,則電流環(huán)便等效成單位負反饋系統(tǒng)。(2)小慣性環(huán)節(jié)近似處理。由于Ts和T0i 一般都比Tl小得多，可以當作小慣性群而近似地看作是一個慣性環(huán)節(jié), 其時間常數(shù)為：TE i=Ts+ Toi簡化的近似條件為：11ci 3 ' TsToi7. 2. 2電流調(diào)節(jié)

44、器結(jié)構(gòu)的選擇穩(wěn)態(tài)要求：希望電流無靜差，以得到理想的堵轉(zhuǎn)特性，采用I型系統(tǒng)就夠了。動態(tài)要求：實際系統(tǒng)不允許電樞電流在突加控制作用時有太大的超調(diào)，以保證電流在 動態(tài)過程中不超過允許值，而對電網(wǎng)電壓波動的及時抗擾作用只是次要的因素。為此，電 流環(huán)應以跟隨性能為主，應選用典型I型系統(tǒng)。電流環(huán)的控制對象是雙慣性型的，要校正成典型 I型系統(tǒng)，顯然應采用PI型的電流 調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫成Wacr(S)iS式中：K電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；i 電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。為了讓調(diào)節(jié)器零點與控制對象的大時間常數(shù)極點對消，選擇：？?= ?>?則校正后電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖：KiKiKs iR7. 2. 3電流調(diào)

45、節(jié)器的參數(shù)計算希望電流超調(diào)量i<5%,由表3-1可選=0.707KIT i=0.5 ,則:Kl ci2tHKiKsKi 二KiTRTi2Ks T iFt-)。電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)和輸出限幅值模擬式電流調(diào)節(jié)器電路7圖中:U*i 一為電流給定電壓；-Id一為電流負反饋電壓；Uc 一電力電子變換器的控制電壓一 R1 -Ki i R CiToi R0CoiR0ii4, 2. 5計算調(diào)節(jié)器電阻和電容取 Ro40kRiKi Ro0.3734014.92kR 取 16kCi0. 01714,921031. 139 10 6F 1, 139 FCoi4T0i40, 002401030. 210 6F 0.

46、2 F7.2、6電流環(huán)假定條件小結(jié)(1)電力電子變換裝置純滯后的近似處理：(2)忽略反電動勢變化對電流環(huán)的動態(tài)影響(3)電流環(huán)小慣性群的近似處理：7. 2. 7電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)電流環(huán)經(jīng)簡化后可視作轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個環(huán)節(jié)，為此，須求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)為:WUs)Id(s)TT*U(s)/忽略高次項，上式可降階近似為:近似條件:Wcli (s)Kis(T iS 1)Kis(T iS 1)T i 2sKi1 sKiT i 2sKicn1sKi1sKi式中：cn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)的輸入量應為U*i(s),因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應等效Id(s)Wli(s)-*

47、Ui(s)1q 1s 1Ki這樣，原來是雙慣性環(huán)節(jié)的電流環(huán)控制對象，經(jīng)閉環(huán)控制后，可以近似地等效成只有 較小時間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。7. 2. 8確定時間常數(shù)整流裝置滯后時間常數(shù)Ts=0.0017s電流濾波時間常數(shù)Toi=2ms=0.002s;電流環(huán)小時間常數(shù)之和，按小時間常數(shù)近似處理，?。篢2 i=Ts+Toi=0.0037s選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按典型I型系統(tǒng)設計電流調(diào)節(jié)器，用 PI型電流調(diào)節(jié)器。檢查對電源電壓的抗擾性能:0. 00170. 00370. 46參看表3-2的典型I型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能，各項指標都是可以接受的電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：r i=Ti=0.017s電流環(huán)開環(huán)增益：取 Ki

48、T 2 i=0.5Ki0. 50. 50. 0037135. 1電流反饋系數(shù) %-Um-100. 385(V/A)I d I dm I nom 1.517.3ACR勺比例系數(shù)為： KiKI i R 135. 10. 017 2.5-KS400.3850. 3737. 2. 9校驗近似條件電流環(huán)截止頻率：ci=KI=135.1s-11）校驗晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件:113Ts3 0.0017196.1 sci2）校驗忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件:1/1.3 X 今X 0.076 = 83.46?1< ?滿足要求；3）校驗電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件113 : 0.0017

49、 0.002180.8 sci滿足要求7.3轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設計工3. 1轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡化(1)等效成單位負反饋系統(tǒng)：把轉(zhuǎn)速給定濾波和反饋濾波環(huán)節(jié)移到環(huán)內(nèi)，同時將給定信號改成U*n(s)/,得到：a(2)小慣性的近似處理把時間常數(shù)為1/KI和T0n的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成一個時間常數(shù)為的慣 性環(huán)節(jié)，其中:7. 3. 2轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負載擾動作用點前面必須有一個積分環(huán)節(jié)，它應該包含在轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié)器ASR中，現(xiàn)在在擾動作用點后面已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函 數(shù)應共有兩個積分環(huán)節(jié)，所以應該設計成典型II型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時也能滿足動態(tài)抗擾性能好的要求。由此可見，AS他應該采用PI調(diào)節(jié)器。7.3.3.轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)包括Kn和n,按照典型R型系統(tǒng)的參數(shù)關(guān)系，得:hT n/ (h 1) CeTmK n2h RT n101500=0.00667這里去中頻寬h=5。已取KT=0.52T i20. 00370. 0074s 1由于沒用測速發(fā)電機，這里取T n 0. 0074sKi則ASR的超前時間常數(shù)為:hT n 5 0. 00740. 037s轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為:? =(? + 1)222? T n62 X52 X 0.00742=2194?2ASR勺比例系數(shù)為:(h 1) CeTmKn2h RTn6 0.385