直流電動機拖動設計題目B

1、-前 言 電力拖動自動控制系統(tǒng)是把電能轉換成機械能的裝置，它被廣泛地應用于一般生產(chǎn)機械需要動力的場合，也被廣泛應用于精細機械等需要高性能電氣傳動的設備中，用以控制位置、速度、加速度、壓力、力和轉矩等。直流電動機具有良好的起、制動性能，宜于在大圍平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動領域中得到應用。晶閘管問世后，生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，組成晶閘管電動機調(diào)速系統(tǒng)簡稱V-M系統(tǒng)，和旋轉變流機組及離子拖動變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟性和可靠性上都有很大提高，而且在技術性能上也顯示出較大的優(yōu)越性。而轉速、電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)是性能很好、應用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)。現(xiàn)代的電力拖動控

2、制系統(tǒng)都是由慣性很小的晶閘管、電力晶體管或其他電力電子器件以及集成電路調(diào)節(jié)器等組成的。經(jīng)過合理的簡化處理，整個系統(tǒng)一般都可以用低階近似。而以運算放大器為核心的有源校正網(wǎng)絡調(diào)節(jié)器，和由 R、C等元件構成的無源校正網(wǎng)絡相比,又可以實現(xiàn)更為準確的比例、微分、積分控制規(guī)律,于是就有可能將各種各樣的控制系統(tǒng)簡化和近似成少數(shù)典型的低階系統(tǒng)構造。如果事先對這些典型系統(tǒng)作比擬深入的研究,把它們的開環(huán)對數(shù)頻率特性當作預期的特性,弄清楚它們的參數(shù)和系統(tǒng)性能指標的關系,寫成簡單的公式或制成簡明的圖表,則在設計實際系統(tǒng)時,只要能把它校正或簡化成典型系統(tǒng)的形式,就可以利用現(xiàn)成的公式和圖表來進展參數(shù)計算,這樣,就建立了工

3、程設計方法的可能性。對于電力拖動系統(tǒng)設計報告首先要根據(jù)設計要求確定調(diào)速方案和主電路的構造型式，主電路和閉環(huán)系統(tǒng)確定下來以后，重點在對電路各元件參數(shù)的計算和器件的選型，包括整流變壓器、整流元件、平波電抗器、保護電路以及電流和轉速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算。最后給出參考資料和設計體會和總結。目錄前 言1第一章 設計任務書31.1設計題目31.2設計原則3第二章 主電路的構造型式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成42.1電動機的根本原則42.2電動機種類的選擇42.3主電路的構造型式42.4閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成5第三章 調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件確實定及其參數(shù)計算63.1 整流變壓器容量計算63.1.1 次級電壓U263.1.2一

4、次和二次向電流I1和I2的計算73.1.3變壓器的容量計算73.2 晶閘管的電流、電壓額定計算73.3 平波電抗器電感量計算83.4 保護電路的設計計算93.4.1 過電壓保護93.4.2過電流保護113.5 驅動控制電路的選型設計11第四章 電動機調(diào)速電源方案124.1 V-M系統(tǒng)124.2 PWM系統(tǒng)12第五章 雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的動態(tài)設計135.1 電流調(diào)節(jié)器的設計135.1.1 時間常數(shù)確實定135.1.2 電流調(diào)節(jié)器構造的選擇135.1.3 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算135.1.4 近似條件校驗145.1.5 電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)145.2 轉速調(diào)節(jié)器的設計145.2.1 時間常數(shù)確實定145.

5、2.2 轉速調(diào)節(jié)器構造的選擇145.2.3 轉速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算155.2.5 轉速調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)155.2.6 校核轉速超調(diào)量15設計總結16參考文獻16附圖: V-M雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理總圖17第一章 設計任務書1.1設計題目*立體物流倉庫，絎架式貨物轉送車舉升系統(tǒng)采用直流電動機驅動滑輪鋼索減速機構。減速比1000：1電動機旋轉1000轉，平臺上升/下降1m，其傳動效率0.9，飛輪慣量可忽略。舉升平臺自重15Kg，最大貨物重185Kg，貨架層高2m，共4層。試設計電力拖動自動控制系統(tǒng)，使平臺最大層間運行時間小于100S。工作現(xiàn)場有三相四線制380V交流電源，100A空開保護，電網(wǎng)

6、最大電壓波動，通風良好，環(huán)境枯燥，無粉塵，現(xiàn)場無防爆要求。1.2設計原則直流伺服電動機是在伺服系統(tǒng)中將電信號轉變?yōu)闄C械運動的關鍵元件。首先應為系統(tǒng)提供足夠的公路、轉矩是負載按所需要的速度規(guī)律運行，控制特性應保證所需調(diào)速圍和轉矩變化圍。即從電動機的功率著眼，控制性能好，兼顧電動機的過載能力和溫升圍，使用環(huán)境條件等，來選擇滿足負載運動要求的直流伺服電動機。第二章 主電路的構造型式和閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成2.1電動機的根本原則1電動機在工作過程中，其額定功率應得到充分利用。要求溫升接近但不超過規(guī)定的允許數(shù)值。2電動機應滿足生產(chǎn)機械需要的有關機械特性的要求。保證一定負載下的轉速穩(wěn)定，有一定的調(diào)速圍及具有良

7、好的起動和制動性能。3電動機的構造型式應滿足設計提出的安裝要求和適應周圍的工作環(huán)境。例如防止灰塵進入電動機部，或者防止繞組絕緣受有害氣體腐蝕等。2.2電動機種類的選擇兩層之間的距離為2米，運行時間最大100S，即100S電機的轉的圈數(shù)要大于2000轉，即大于1200r/min,所以直流電機的額定轉速不能低于1200r/min.假設貨物升高2米用了100秒時間，加速時間和減速時間約為0s。則：F=9.8×15+185=1960N V=2/100=0.02m/s=0.9P=FVP=FV/=1960×0.02/0.9=43.6W再乘1.8的系數(shù)，直流電機的功率不小于78.5W。

8、因此選用直流電動機、型號為90SZ55、工作方式為周期性斷續(xù)。參數(shù)如表1表1 電動機技術數(shù)據(jù)型號轉矩(mN·m)轉速(r/min)功率(W)電壓(V)電流(A)允許順逆轉速差(r/min)轉動慣量不大于(mN·m·s²)電樞勵磁電樞勵磁90SZ555101500802424511000.252.3主電路的構造型式 雖然三相半波可控整流電路使用的晶閘管個數(shù)只是三相全控橋整流電路的一半，但它的性能不及三相全控橋整流電路。三相全控橋整流電路是目前應用最廣泛的整流電路，其輸出電壓波動小，適合直流電動機的負載，并且該電路組成的調(diào)速裝置調(diào)節(jié)圍廣將近50。把該電路應用

9、于本設計，能實現(xiàn)電動機連續(xù)、平滑地轉速調(diào)節(jié)、電動機不可逆運行等技術要求。 三相全控橋整流電路實際上是組成三相半波晶閘管整流電路中的共陰極組和共陽極組串聯(lián)電路，如圖六所示。三相全控橋整流電路可實現(xiàn)對共陰極組和共陽極組同時進展控制，控制角都是。在一個周期6個晶閘管都要被觸發(fā)一次，觸發(fā)順序依次為：VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6 ,6個觸發(fā)脈沖相位依次相差60°。為了構成一個完整的電流回路，要求有兩個晶閘管同時導通，其中一個在共陽極組，另外一個在共陰極組。為此，晶閘管必須嚴格按編號輪流導通。晶閘管VT1與VT4按A相，晶閘管VT3與VT6按B相，晶閘管VT5與VT2按C相，晶

10、閘管VT1、VT3、VT5接成共陽極組，晶閘管VT2、VT4、VT6接成共陰極組。在電路控制下，只有接在電路共陰極組中電位為最高又同時輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，以及接在電路共陽極組中電位最低而同時輸入觸發(fā)脈沖的晶閘管，同時導通時，才構成完整的整流電路。 由于電網(wǎng)電壓與工作電壓U2常常不一致，故在主電路前端需配置一個整流變壓器，以得到與負載匹配的電壓，同時把晶閘管裝置和電網(wǎng)隔離，可起到降低或減少晶閘管變流裝置對電網(wǎng)和其他用電設備的干擾。 考慮到控制角增大，會使負載電流斷續(xù)，并且負載為直流電動機時，由于電流斷續(xù)和直流的脈動，會使晶閘管導通角減少，整流器等效阻增大，電動機的機械特性變軟，換向條件惡化，并

11、且增加電動機的損耗，故在直流側串接一個平波電抗器，以限制電流的波動分量，維持電流連續(xù)。 為了使元件免受在突發(fā)情況下超過其所承受的電壓電流的侵害，電路中參加了過電壓、過電流保護裝置。如圖1圖1 主電路構造型式2.4閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制電壓Uc就可改變電動機的轉速。如果負載的生產(chǎn)工藝對運行時的靜差率要求不高，這樣的開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)都能實現(xiàn)一定圍的無級調(diào)速，但是，對靜差率有較高要求時，開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)往往不能滿足要求。這時就要采用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。采用PI調(diào)節(jié)的單個轉速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉速無靜差。但是，如果對系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高，單環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要。這是就

12、要考慮采用轉速、電流雙環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)。為了實現(xiàn)轉速和電流兩種負反應分別起作用，可在系統(tǒng)中設置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉速和電流。二者之間實行嵌套串聯(lián)聯(lián)接。把轉速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)構造上看，電流環(huán)在里面，稱作環(huán)；轉速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。這就形成了轉速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉速和電流兩個調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器。兩個調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的，轉速調(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，電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出限幅電壓Ucm限制了電力電子電換器的最大輸出電壓Udm。位置、轉速

13、、電流三環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)如圖2所示：圖2 位置、轉速、電流三環(huán)閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)APR位置調(diào)節(jié)器，ASR轉速調(diào)節(jié)器，ACR電流調(diào)節(jié)器， TG測速發(fā)電機，TA電流互感器，UPE電力電子變換器，Un*轉速給定電壓，Un轉速反應電壓，Ui*電流給定電壓，Ui電流反應電壓在轉速、電流雙閉環(huán)的根底上，外邊再設一個位置控制環(huán)，便形成三環(huán)控制的位置傳動系統(tǒng)，如圖3。其中位置調(diào)節(jié)器APR就是位置環(huán)的校正裝置，它的類型和參數(shù)決定了位置隨動系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差和動態(tài)跟隨性能，其輸出限幅決定著電機的最高轉速。位置，轉速，電流三個閉環(huán)都畫出單位反應，反應系數(shù)或儲存系數(shù)都已計入各調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)中去。圖3 三環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原

14、理圖第三章 調(diào)速系統(tǒng)主電路元部件確實定及其參數(shù)計算3.1整流變壓器容量計算3.1.1次級電壓U2 為了保證負載能正常工作，當主電路的接線形式和負載要求的額定電壓確定之后，晶閘管交流側的電壓U2只能在一個較小的圍變化，為此必須準確計算整流變壓器次級電壓U2。影響U2值的因素有：電網(wǎng)電壓的波動整流元件晶閘管的正向壓降直流回路的雜散電阻換相重疊角引起的電壓損失整流變壓器電阻的影響考慮上述所有因素，次級相電壓有效值的計算公式為：Udma*負載要求的整流電路輸出的最大值；UT晶閘管正向壓降，其數(shù)值為0.41.2V，通常取UT=1V；n主電路中電流回路晶閘管的個數(shù)；A理想情況下=0時，整流輸出電壓Ud與變

15、壓器二次側相電壓Ud之比；C線路接線方式系數(shù)；電網(wǎng)電壓波動系數(shù)，通常取=0.9；min最小控制角，通常不可逆取min=10º20 º；Ush變壓器短路電壓比，100Kv以下的取Ush =0.05；I2/I2N變壓器二次側實際工作電流額定電流之比；Udma*=24V，取UT=1V、n=6，查表得A=2.34，取=0.9, min=10º, Ush =0.05, I2/I2N=1,查表得C=0.5，代入上式得：，應用式，查表得A=2.34，取=0.9，KI1=0.816，U2=12V，電壓比3.1.2一次和二次向電流I1和I2的計算 由式得I1= KI1Id，I2=

16、KI2Id由表得KI1=0.816，KI2=0.816，考慮勵磁電流和變壓器的變比K，根據(jù)以上兩式得：3.1.3變壓器的容量計算3.2 晶閘管的電流、電壓額定計算 由整流輸出電壓Ud=UN=24V，進線線電壓為12V，晶閘管承受的最大反向電壓是變壓器二次線電壓的電壓峰值，即：，晶閘管承受的最大正向電壓是線電壓的一半，即：UFM=1/2U2=18.12V。考慮平安裕量，選擇電壓裕量為2倍關系，電流裕量為1.5倍關系，所以晶閘管的額定容量參數(shù)選擇為：UVTN=2×36.25V=72.5VIVTN=1.5×78.01A=117.02A3.3 平波電抗器電感量計算為了是模塊在控制直

17、流電機起動和調(diào)速時，能夠更平穩(wěn)。扭矩更大，推薦使用濾波電抗器。電抗器的選擇方法按對電流脈動情況的要求根據(jù)下式估算出電感。式中：Kmd系數(shù)，三相全控整流取Kmd =1.05； S電流最大允許脈動系數(shù)，取10%； IZ負載額定電流A； U2三相輸入相電壓； LD電動機電感，其值按下式計算： 式中：KD系數(shù)。一般無補償電機取812；快速無補償電機取68；有補償電機取56； UE電動機額定電壓；電動機磁極對數(shù)； NE電動機額定轉速； IE電動機的額定電壓。 本設計=4，UE=24V，IE=5A，NE=1500r/min，取KD=10，則3.4保護電路的設計計算3.4.1 過電壓保護A、交流側過電壓的保

18、護，如圖4圖4 RC過電壓抑制電路圖采用RC過電壓抑制電路如圖4所示，在變壓器次級并聯(lián)RC電路，以吸收變壓器鐵心的磁場釋放的能量，并把它轉換為電容器的電場能而存儲起來，串聯(lián)電阻是為了在能量轉換過程中可以消耗一局部能量并且抑制LC回路可能產(chǎn)生的震蕩。本設計采用三相全控橋整流電路，變壓器的繞組為Y聯(lián)結，阻容保護裝置采用三角形接法，故可按下式計算阻容保護元件的參數(shù)電容C的耐壓 電阻R的功率為式中 ST變壓器每相平均計算容量VAU2變壓器次級相電壓有效值Vio%勵磁電流百分比，當ST幾百伏安時io%=10，當ST1000伏安時io%=35UK%變壓器的短路電壓百分比IC，UC當R正常工作時電流電壓的有

19、效值A，V 對于本設計，UK%=5，io%=3，ST=145.41/3=48.47KVA1電容器的計算,取900F，,取100V。選擇C=900F，耐壓100V的金屬化紙介電容。2電阻值的計算，取R=10RC支路電流IC近似為電阻R的功率為 B、直流側的過電壓保護 整流器直流側開斷時，如直流側快速開關斷開或橋臂快熔熔斷等情況，也會在A、B之間產(chǎn)生過電壓，如圖5所示本設計用非線性元氣件抑制過電壓，在A、B之間接入的是壓敏電阻，這是由氧化鋅、氧化鉍等燒結制成的非線性電阻元件，它具有正反向一樣的很陡的伏安特性，擊穿前漏電流為微安數(shù)量級，損耗很小，過電壓時(擊穿后)則能通過達數(shù)千安的浪涌電流， 所以抑

20、制電流能力很強。壓敏電阻的額定電壓U1mA的選取可按下式計算Ud0為晶閘管控制角=00時直流輸出電壓 對于本設計：通常用于中小功率整流器操作過電壓保護時，壓敏電阻通流容量可選擇35KAC、晶閘管換相過電壓保護 如圖6，在晶閘管元件兩端并聯(lián)RC電路，起到晶閘管換相過電壓的保護。串聯(lián)電阻R的作用一是阻尼LTC回路的震蕩，二是限制晶閘管開通瞬間的損耗且可減小電流上升率di/dt。R、C值可按經(jīng)歷數(shù)據(jù)選取，對于本設計晶閘管額定電流為220A，故C可取0.3,R可取20。 3.4.2過電流保護 在電路中串接的器件是快速熔斷器，這是一種最簡單有效而應用最普遍的過電流保護元件，其斷流時間一般小于10ms，按

21、圖四接法熔斷器與每一個晶閘管元件相串聯(lián)，可靠的保護每一個晶閘管元件。熔斷器的額定電壓、電流可按下式計算額定電壓URN：不小于線路正常工作電壓的方均根值額定電流：電流裕度系數(shù)，取=1.11.5環(huán)境溫度系數(shù)，取=11.2實際流過快熔的電流有效值對于本設計：因U2=24V，取URN=55V；， 取=120A。 因而可選取RS3型550V/120A的快熔。如圖7圖5 圖6 圖73.5 驅動控制電路的選型設計 由于集成觸發(fā)電路不僅本錢低、體積小，而且還有調(diào)式容易、使用方便等優(yōu)點，故本設計采用KJ041集成觸發(fā)電路。需用3個KJ004集成塊和1個KJ041集成塊，即可形成6路雙脈沖形成器，它是三相全空橋式

22、電路的觸發(fā)器，它具有雙脈沖形成和電子開關封鎖等功能。KJ041實用電路如圖五所示，移相觸發(fā)器輸出脈沖加到該器件的16端，器件的輸入二極管完成“或功能，形成補脈沖，該脈沖經(jīng)放大后分6路輸出。當控制端7接邏輯“0電平時，器件的電子開關斷開，各路輸出觸發(fā)脈沖。 采用KJ041集成觸發(fā)電路的同步電壓應滯后于主電路電壓180度。本設計主電路整流變壓器采用D，y-11聯(lián)結，同步變壓器采用D，y-11，5聯(lián)結。這時，同步電壓選取的結果見表2。圖8 同步變壓器和整流變壓器的接法 圖9 三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路表2 三相全控橋各晶閘管的同步電壓晶閘管VT1VT2VT3VT4VT5VT6主電路電壓+ua-

23、uc+ub-ua+uc-ub同步電壓+usb-usa+usc-usb+usa-usc第四章 電動機調(diào)速電源方案4.1V-M系統(tǒng)靜止式可控整流器V-M用靜止式的可控整流器，以獲得可調(diào)的直流電壓。4.2PWM系統(tǒng)直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器PWM-M用恒定直流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關器件斬波或進展脈寬調(diào)制，以產(chǎn)生可變的平均電壓。隨著電力電子技術的開展，對于直流調(diào)速系統(tǒng)，我們一般選擇靜止式可控整流器或者直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器構成直流調(diào)速系統(tǒng)用的可控直流電源。一般認為PWM-M系統(tǒng)比V-M系統(tǒng)有相當優(yōu)越性，表現(xiàn)在：1開關頻率高，電流易連續(xù)，低頻諧波少，電機損耗及發(fā)熱都較小；2低速性能

24、好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速圍寬；3系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗擾能力強；4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。但V-M系統(tǒng)控制電路簡單，易于分析，造價較低，也經(jīng)常被采用。因此本課程設計采用VM系統(tǒng)控制。第五章 雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的動態(tài)設計5.1 電流調(diào)節(jié)器的設計5.1.1 時間常數(shù)確實定系統(tǒng)電磁時間常數(shù)Tl：由上可知L=35.98mH，R=0.5，整流裝置滯后時間常數(shù)TS：按表3，三相橋式電路的平均失控時間為Ts=0.0017s。表3 各種整流電路的失控時間f=50Hz整流電路形式最大失控時間Tsma*/ms平均失控時間Ts/ms單相半波2010單相橋式105三相半波6.673.33三

25、相橋式3.331.67 電流濾波時間Toi：三相橋式電路每個波頭的時間是3.33ms，為了根本濾平波頭，應有1-2Toi=3.33s，因此取Toi=2ms=0.002s。 電流環(huán)小時間常數(shù)之和T1：按小時間常數(shù)近似處理，取T1=Ts+Toi=0.0037s。5.1.2 電流調(diào)節(jié)器構造的選擇根據(jù)設計要求i5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型型系統(tǒng)設計電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為，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)。檢查對電源電壓的抗擾性能：Tl/Ti=0.142/0.0037=38.31，對照典型型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能，各項指標都是可以承

26、受的。5.1.3 電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)i=Tl=0.07s。電流開環(huán)增益：要求i5%時，按表三應取KI Ti =0.5，因此KI=0.5/Ti=0.5/0.0037=135.1s-1。取Ks=48，而電流反應系數(shù)=10V/1.5IN=10/1.5×220=0.03V/A，于是，ACR的比例系數(shù)為表4 典型型系統(tǒng)動態(tài)跟隨性能指標和頻域指標與參數(shù)的關系參數(shù)關系KT0.250.390.500.691.0阻尼比1.00.80.7070.60.5超調(diào)量0%1.5%4.3%9.5%16.3%上升時間tr6.6T4.7T3.3T2.4T峰值時間tp8.3T6.2T4.7T3.

27、6T相對穩(wěn)定裕度76.3°69.9°65.5°59.2°51.8°截止頻率c0.243/T0.367/T0.455/T0.596/T0.786/T5.1.4 近似條件校驗 電流環(huán)截止頻率：ci=KI=135.1s-1。 晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件:1/3Ts=1/3×0.0017=196.1s-1ci，滿足近似條件。忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件: ci，滿足近似條件。電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件:ci，滿足近似條件。5.1.5 電流調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)按所用運算放大器取R0=40k，各電阻和電容值為Ri=KiR0=1.642&

28、#215;40=65.68k，取65 k； Ci=i/Ri=0.07/65×1031.08×10-6F=1.08F，取1.1F； Coi=4Toi/R0=4×0.002/40000=0.2×10-6F，取0.2F。按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以到達的動態(tài)跟隨性能指標為i=4.3%5%見表4，滿足設計要求。圖10 含給定濾波與反應濾波的PI型電流調(diào)節(jié)器5.2轉速調(diào)節(jié)器的設計5.2.1 時間常數(shù)確實定電流環(huán)等效時間常數(shù)1/KI：已取KITi=0.5，則1/KI=2Ti=2×0.0037=0.0074s。 轉速濾波時間常數(shù)Ton：根據(jù)所用測速發(fā)電機紋波情況

29、，取Ton=0.01s。轉速環(huán)小時間常數(shù)Tn：按小時間近似處理, Tn=1/KI+Ton=0.0074+0.01=0.0174s 5.2.2 轉速調(diào)節(jié)器構造的選擇 按照設計要求，選用典型型系統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為。5.2.3 轉速調(diào)節(jié)器的參數(shù)計算 按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5，則ASR的超前時間常數(shù)為n=hTn=5×0.0174=0.087s，可求得轉速環(huán)開環(huán)增益，因為Ce=UN-INRa/nN=440-220×0.088/1000=0.234Vmin/r，=10V/ nN =10/1800=0.006 Vr/min，于是可得ASR的比例系數(shù)為5.2.4 近

30、似條件校驗 由式K=1c得轉速環(huán)截止頻率為。 電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件，滿足簡化條件。 轉速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件，滿足近似條件。5.2.5 轉速調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)取R0=40k，則Rn=KnR0=3.36×40=134.48k，取1400k； =n/Rn=0.087/140×1030.621×10-6F=0.621F，取0.7F；Con=4Ton/R0=4×0.01/40×103=1×10-6=1F，取1F。圖11 含給定濾波與反應濾波的PI型轉速調(diào)節(jié)器5.2.6 校核轉速超調(diào)量當h=5時，由表四查得，n=37.6%，不能滿足設計要求。實

31、際上，由于表四是按線性系統(tǒng)計算的，而突加階躍給定時，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應該按ASR退飽和的情況重新計算超調(diào)量。表5 典型型系統(tǒng)階躍輸入跟隨性能指標按Mmin準則確定參數(shù)關系h3 4567891052.6%43.6%37.6%33.2%29.8%27.2%25.0%23.3%tr/T2.402.652.853.003.103.203.303.35ts/T12.1511.659.5510.4511.3012.2513.2514.20k32211111設理想空載起動時，負載系數(shù)z=0，=1.5，IN=220A，nN=1800r/min，Ce=0.234Vmin/r，Tm=0.1s，Tn=0.0174s。當h=5時，由表五查得，Cma*/Cb=81.2%，而調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)機械特性的額定穩(wěn)態(tài)速降nN=INR/ Ce=220×0.12/0.234=94.01 r/min，代入式，計算得：n=能滿足設計要求。表6