雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、、兒、4刖百運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是自動(dòng)化專業(yè)的必修課。電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程的內(nèi)容包括閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)、多環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)、可逆調(diào)速系統(tǒng)、直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)和位置隨動(dòng)系統(tǒng)。要掌握經(jīng)典直流調(diào)速系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本規(guī)律；了解電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本形式及其控制規(guī)律；了解經(jīng)典直流調(diào)速系統(tǒng)的基本體系；能應(yīng)用已有的數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行定量計(jì)算和定性分析，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；本次設(shè)計(jì)以雙閉環(huán)無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)為主。在直流調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是應(yīng)用最廣的直流調(diào)速系統(tǒng)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法為工程設(shè)計(jì)方法，它對(duì)被控對(duì)象的模型做了理想化和近似處理，故工程設(shè)計(jì)方法

2、是一種近似的設(shè)計(jì)，而對(duì)一些高性能系統(tǒng)要求起制動(dòng)超調(diào)小、動(dòng)態(tài)速降小、恢復(fù)時(shí)間短，則需采用更為先進(jìn)的控制策略。為了獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，電壓、轉(zhuǎn)速和電流調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器，文中設(shè)計(jì)了兩個(gè)調(diào)節(jié)器輸入輸出電壓均標(biāo)出實(shí)際極性，它們是按照電力電子變換器的控制電壓Uc為正電壓的情況標(biāo)出的，并考慮到運(yùn)算放大器的倒相作用。還有調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅作用的，限制電壓決定了它們的輸出最大值。目錄第一章設(shè)計(jì)要求及控制對(duì)象11.1 生產(chǎn)工藝流程11.2 控制要求11.3 設(shè)計(jì)要求及電機(jī)參數(shù)21.4 控制對(duì)象一四輾壓延機(jī)2第二章設(shè)計(jì)方案選擇32.1 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)32.2 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)32.3 帶電

3、流截止負(fù)反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)52.4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)6第三章直流調(diào)速系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)83.1 勵(lì)磁電流的設(shè)計(jì)83.2 電機(jī)主電路的設(shè)計(jì)93.3 電力電子變換電路的設(shè)計(jì)93.4 其他電路的設(shè)計(jì)10第四章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及子模塊114.1 速度調(diào)節(jié)單元114.2 電流調(diào)節(jié)器124.3 電流反饋與過流保護(hù)144.4 速度反饋與&系數(shù)整定154.5 邏輯控制單元164.6 零速封鎖單元184.7 給定積分單元19第五章：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的常規(guī)工程設(shè)計(jì)205.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)備205.2 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)225.3 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)24第六章主電路元件選擇與參數(shù)計(jì)算276.1 變壓器276.2 晶閘管286.3

4、 晶閘管保護(hù)措施28第七章雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真29第八章總結(jié)32第一章設(shè)計(jì)要求及控制對(duì)象1.1 生產(chǎn)工藝流程簾布放布機(jī)-接頭硫化機(jī)-前三輾電機(jī)-貯步架-前四輾電機(jī)-干燥機(jī)-輾輾壓延主機(jī)-(主機(jī)1和主機(jī)2)-后四輾電機(jī)-2臺(tái)卷取機(jī)-倉庫1.2 控制要求(1)在壓延前，必須給干燥輾加熱60080°(使簾布烘干水分)，給主輾加熱至70°左右(不至于橡膠冷卻硬化)。(2)所有的直流電機(jī)可單動(dòng)也可聯(lián)動(dòng)，并均要求電樞可逆。(3)聯(lián)動(dòng)時(shí)，前四主機(jī)和后四主機(jī)不允許單動(dòng)，而前三機(jī)可單獨(dú)停(便于簾布的硫化接頭，因有貯布架，也不影響后面的正常工作)，卷取機(jī)也可單獨(dú)停(便于2臺(tái)卷取機(jī)換卷

5、)。(4)兩臺(tái)延壓主機(jī)必須同時(shí)起、?；蚣訙p速，且控制要求和技術(shù)指標(biāo)完全相同。(5)前張力區(qū)的張力(最大為1000kg)通過前四電機(jī)來控制，后張力區(qū)的張力(1500kg)由后四電機(jī)來控制。(6)在給定壓延張力情況下，其壓延速度由操作人員通過改變主機(jī)速度來達(dá)到。壓延速度T-前張力Tf通過控制器使前四電機(jī)升速-使前張力維持不變；同理后張力；-使后四電機(jī)升速-后張力維持不變。從而在聯(lián)動(dòng)時(shí)使主機(jī)前后電機(jī)的速度達(dá)到協(xié)調(diào)。(7)前四輾(開卷機(jī))電動(dòng)機(jī)工作情況：當(dāng)給定張力小于ZL1所檢測的實(shí)際張力時(shí)，電動(dòng)機(jī)做電動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)給定張力大于實(shí)際張力時(shí)，電動(dòng)機(jī)做發(fā)電運(yùn)行，當(dāng)實(shí)際張力小于150kg時(shí)，系統(tǒng)為電流、速度環(huán)結(jié)

6、構(gòu)，當(dāng)給定張力不小于150kg時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入電流、張力環(huán)結(jié)構(gòu)；斷帶時(shí)，實(shí)際張力為0,則自動(dòng)轉(zhuǎn)到電流、速度環(huán)雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)。1.3 設(shè)計(jì)要求及電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)要求：穩(wěn)態(tài)無靜差：6i05%空載起動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速的超調(diào)量6n%c10%張力超調(diào)量010%電機(jī)參數(shù)：Pnom=17kwUnom=220yInom=92A,nnom=1500r/min,Ra=0.15Q,GD2=10.5N.M2,R=0.28Q,允許電流過載倍數(shù)入=1.21.4 控制對(duì)象一四輻壓延機(jī)壓延機(jī)（calender）是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的輻筒，按一定形式排列，在一定溫度下，將橡膠或塑料壓制展延成一定厚度和表面形狀的膠片，并可對(duì)纖維簾帆布或鋼絲簾布

7、進(jìn)行掛膠的機(jī)械。壓延機(jī)按照輻筒數(shù)目可分為兩輻、三輻、四輻和五輻壓延機(jī)等；按照輻筒的排列方式又可分為“理、“磔、"磔、“既和“翎等。普通壓延機(jī)主要由輻筒、機(jī)架、輻距調(diào)節(jié)裝置、輻溫調(diào)節(jié)裝置、傳動(dòng)裝置、潤滑系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。精密壓延機(jī)除了具有普通壓延機(jī)主要零部件和裝置外，增加了保證壓延精度的裝置。壓延機(jī)第二章設(shè)計(jì)方案選擇2.1 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)圖2-1-1開環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）圖2-1-1中VT是晶閘管可控整流器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓Uc來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓Ud,從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。這里對(duì)晶閘管可控整流器的移相控制是關(guān)鍵。鋸齒波同步移相觸發(fā)電路將在

8、第三章介紹。其整流原理為三相橋式全控整流，屬于電力電子技術(shù)的范疇，應(yīng)用較為廣泛，由于原理也較為簡單，就不贅述了。但是由于調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)，調(diào)節(jié)控制電壓就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，由于各種干擾和元器件的參數(shù)變化，使得系統(tǒng)的靜差率太大，而且不能保證穩(wěn)態(tài)無靜差，所以不符合本課程設(shè)計(jì)的要求，故不選用此方案。2.2 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)為了提高直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能指標(biāo)，通常采用閉環(huán)控制系統(tǒng)（包括單閉環(huán)系統(tǒng)和多閉環(huán)系統(tǒng)）0對(duì)調(diào)速指標(biāo)要求不高的場合，采用單閉環(huán)系統(tǒng)，而對(duì)調(diào)速指標(biāo)較高的則采用多閉環(huán)系統(tǒng)。按反饋的方式不同可分為轉(zhuǎn)速反饋，電流反饋，電壓反饋等。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速單閉環(huán)使用較多。Ri圖2-2-1轉(zhuǎn)速

9、負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖圖2-2-2轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖由上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖可以得到轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜差率特性方程：n=KpKsUn*/(Ce(1+K)-RId/(Ce(1+K);K=Kp*Ks*a/Ce;式中：Kp-放大器的電壓放大系數(shù)；Ks電力電子變換器的電壓放大系數(shù)；a轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)Un*一給定電壓如果斷開反饋回路，則上述系統(tǒng)的開環(huán)機(jī)械特性方程為：n=KpKsUn*/Ce-RId/Ce;則：開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降落分別設(shè)為Anop,AnclAnop=RId/Ce;Ancl=RId/(Ce(1+K)由此可以得出閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)的靜差率之比為：scl=sop/(1+

10、K);即閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要比開環(huán)小的多，當(dāng)K©于無窮大時(shí),閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率接近于0,但不為00調(diào)速范圍：Dcl=Nn*s/(ANcl*(1-s);NM電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速即最大轉(zhuǎn)速；可見經(jīng)過適當(dāng)調(diào)節(jié)KpKs,可以使系統(tǒng)的特性更硬，調(diào)速范圍更寬。上述控制速度的控制器單一采用P空制,P=R1/R0,可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速率，減小系統(tǒng)的靜差率，與開環(huán)系統(tǒng)相比，要比開環(huán)系統(tǒng)的靜差率小的多。但是由于采用了P®制器，不能滿足無靜差白要求，所以應(yīng)該選用PI控制器以消除靜差。但是轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)還存在一個(gè)問題，在起、制動(dòng)過程和堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，必須限制電樞電流。2.3 帶電流截止負(fù)反饋的直流

11、調(diào)速系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)全電壓起動(dòng)時(shí)，如果沒有限流措施，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，這不僅對(duì)電動(dòng)機(jī)換向不利，對(duì)過載能力低的電力電子器件來說，更是不能允許的。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突然加上給定電壓時(shí)，由于慣性，轉(zhuǎn)速不可能立即建立起來，反饋電壓仍為零，相當(dāng)于偏差電壓4Un=Un*,差不多是其穩(wěn)態(tài)工作值的1+K倍。這時(shí)，由于放大器和變換器的慣性都很小，電樞電壓Ud一下子就達(dá)到它的最高值，對(duì)電動(dòng)機(jī)來說，相當(dāng)于全壓起動(dòng)，當(dāng)然是不允許的。另外，有些生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)可能會(huì)遇到堵轉(zhuǎn)的情況，例如，由于故障使機(jī)械軸被卡住，或挖土機(jī)運(yùn)行時(shí)碰到堅(jiān)硬的石塊等等。由于閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性很硬，若無限流環(huán)節(jié)，硬干下去，電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過

12、允許值。如果只依靠過流繼電器或熔斷器保護(hù)，一過載就跳閘，也會(huì)給正常工作帶來不便。為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)電流過大的問題，引入電流截止負(fù)反饋，保持電流基本不變，使它不超過允許值。5圖2-3-1環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖這種電流負(fù)反饋?zhàn)饔弥粦?yīng)在起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)存在，在正常運(yùn)行時(shí)又得取消，讓電流自由地隨著負(fù)載增減。它的靜特性分為兩段，當(dāng)*£晨時(shí)，電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)不起作用，靜特性與只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的相同。當(dāng)1dAidc后，引入了電流截止負(fù)反饋，靜特性變?yōu)椋?KpKsUnKpKs、RIdKpKs(UnUcom)(RKpKsRs)Idn=一(Rs1d_Ucom)_=一Ce(1K)Ce

13、(1K)Ce(1K)Ce(1K)Ce(1K)2.4 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但是，如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，例如龍門刨床、可逆軋鋼機(jī)等要求快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小的場合，盡量縮短起、制動(dòng)過程的時(shí)間是提高生產(chǎn)率的重要因素。這時(shí)單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足需要。這主要是因?yàn)閱伍]環(huán)系統(tǒng)不能隨心所欲地控制電流和轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)過程。于是產(chǎn)生了通過轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)來控制電流和轉(zhuǎn)矩的雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)。在單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的，但它只能在超過臨界電流值以后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_

14、擊，并不能很理想地控制電流的動(dòng)態(tài)波形。圖2-4-1雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和的。因此，對(duì)于靜特性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和：CAK靜特性從理想空載狀態(tài)的Id=0一直延續(xù)到Id=Idm,而Idm一般都是大于額定電流IdN的。這就是靜特性的運(yùn)行段。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR飽和：這時(shí)AS陪俞出達(dá)到限幅值Um,轉(zhuǎn)速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速的變化對(duì)系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無靜差的單閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。1diioni'dmAi圖2-4-2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特性雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動(dòng)過程有以下三個(gè)特點(diǎn)：(1)飽和非線性控制：根據(jù)AS

15、R勺飽和與不飽和，整個(gè)系統(tǒng)處于完全不同的兩種狀態(tài)：當(dāng)ASRjfi和時(shí)，轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流調(diào)節(jié)的單閉環(huán)系統(tǒng)；當(dāng)ASR不飽和時(shí)，轉(zhuǎn)速環(huán)閉環(huán)，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)無靜差調(diào)速系統(tǒng)，而電流內(nèi)環(huán)表現(xiàn)為電流隨動(dòng)系統(tǒng)。(2)轉(zhuǎn)速超調(diào)：由于AS稼用了飽和非線性控制，起動(dòng)過程結(jié)束進(jìn)入轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段后，必須使轉(zhuǎn)速超調(diào)，ASR的輸入偏差電壓4Un為負(fù)值，才能使ASR!出飽和。這樣，采用PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)必然有超調(diào)。(3)準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制：起動(dòng)過程中的主要階段是第II階段的恒流升速，它的特征是電流保持恒定。一般選擇為電動(dòng)機(jī)允許的最大電流，以便充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過載能力，使起動(dòng)過程盡可能最快。這階段屬于

16、有限制條件的最短時(shí)間控制。因此，整個(gè)起動(dòng)過程可看作為是一個(gè)準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制。對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)，最重要的動(dòng)態(tài)性能是抗擾性能，主要是負(fù)載擾動(dòng)和抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的性能。對(duì)于負(fù)載擾動(dòng)，由動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖中可以看出，負(fù)載擾動(dòng)作用在電流環(huán)之后，因此只能靠轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器AS瞇產(chǎn)生抗負(fù)載擾動(dòng)的作用。在設(shè)計(jì)ASR時(shí),應(yīng)要求有較好的抗擾性能指標(biāo)。對(duì)于電網(wǎng)電壓擾動(dòng)，雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由于增設(shè)了電流內(nèi)環(huán)，電壓波動(dòng)可以通過電流反饋得到比較及時(shí)的調(diào)節(jié)，不必等它影響到轉(zhuǎn)速以后才能反饋回來，抗擾性能大有改善。近K比速系統(tǒng)主設(shè)計(jì)主電路的穩(wěn)定安全運(yùn)行直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，為了保證冷連軋機(jī)的卷取機(jī)系統(tǒng)具有穩(wěn)定的正反運(yùn)行特性，則需要設(shè)計(jì)可逆的調(diào)速系統(tǒng)，

17、采用六個(gè)晶閘管構(gòu)成三相橋式整流電路的反并聯(lián)裝置可以解決電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行和回饋制動(dòng)的問題。3.1 勵(lì)磁電流的設(shè)計(jì)直流調(diào)速系統(tǒng)主電路由三相Y變壓器接電網(wǎng)供電。變壓器分別給電動(dòng)機(jī)和勵(lì)磁回路供電，勵(lì)磁回路采用不可控的二級(jí)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。如圖3-1所示，直流調(diào)速調(diào)速系統(tǒng)勵(lì)磁回路電路圖。三相變壓器主回路的邊。勵(lì)磁回路輸出電壓為圖3-1直流調(diào)速系統(tǒng)勵(lì)磁回路接法能夠消除電網(wǎng)中主要存在的三次諧波，防止三次諧波流到副220V而三相不可控整流輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為：Ud=2.34U23.2 電機(jī)主電路的設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)回路也由三相一Y變壓器接電網(wǎng)供電，經(jīng)三相品閘管整流得到直流

18、電流向電動(dòng)機(jī)供電。如圖3-2所示，直流電動(dòng)機(jī)回路電路圖。廄I圖中主回路中都連接了熔斷器對(duì)電路進(jìn)行過流保護(hù),電路斷開設(shè)備得到保護(hù)。當(dāng)起動(dòng)按鈕按下時(shí)接觸器當(dāng)回路中電流過大時(shí)熔斷器熔斷主KM得電，起動(dòng)自鎖開關(guān)合上防止起動(dòng)按鈕誤動(dòng)作造成電路斷電。同時(shí)主回路中接觸器KM合上，主電路接通。圖中TA1和TA2為電流互感器，用于檢測電流的大E實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的過流保護(hù)及廉路故電流互感器均采用星形接線方+分g的電流值決定。而變壓器副邊/需定1相阻院負(fù)載用于拜電流反饋環(huán)節(jié)的電流檢測。電流互感器的選取由主回路中R濾除副邊電網(wǎng)中的諧波的作用。其參數(shù)的選擇可根據(jù)所要濾除的諧波決定。3.3 電力電子變換電路的設(shè)計(jì)電力電子變換器

19、UPE采用三相橋式晶閘管連接方式，分為正組和反組兩套整流橋。其具體結(jié)構(gòu)如圖3-3所示9圖3-2直流電動(dòng)機(jī)回路電路圖晶閘管三相橋式可控電路的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為Ud=2.34Ucosa其中Ud為可控電路輸出電壓，U2為三相電源的電壓平均值。3.4 其他電路的設(shè)計(jì)與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)的電感Ld為平波電控器，用于抑制電路中電流的突變，防止電流脈動(dòng)而損壞電機(jī)。電機(jī)測速可以采用旋轉(zhuǎn)編碼器或測速電機(jī)，本設(shè)計(jì)中采用測速電機(jī)Tg對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行測量。轉(zhuǎn)速變換用于有轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)中，它將反映轉(zhuǎn)速變化并與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號(hào)變換成適用于控制單元的電壓信號(hào)。下圖為速度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的原理圖。R16RP1二C1*

20、03。輸入電壓經(jīng)R1和RP1分邊的電路進(jìn)行保護(hù),分圖3-4速度變換圖LJ使用時(shí)，步以輸出端接至轉(zhuǎn)速變換的輸入端，1”和“2”壓,調(diào)節(jié)電位我4P1可改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。為了汁變壓器原邊和的別在原副兩邊的各相回路中并聯(lián)了電流互感器，TA1中設(shè)置了志個(gè)控制理理"TA2中也設(shè)置了兩個(gè)控制開關(guān)。當(dāng)電流互感器檢測到回路中電流過大時(shí)，開關(guān)接觸器得電致使接觸開關(guān)閉合，此時(shí)KT得電，開關(guān)KT閉合，YR得電使得YR開關(guān)斷開，使電機(jī)控制開關(guān)處于斷電狀態(tài)而電機(jī)處于停止工作狀態(tài)。其過流保護(hù)電路的具體結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。10圖3-5過流保護(hù)電流本設(shè)計(jì)采用雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，具結(jié)構(gòu)圖見圖2.4.14.1 速度調(diào)節(jié)單

21、元速度調(diào)節(jié)器主要用運(yùn)算放大器，輸入輸出反饋環(huán)節(jié)，限幅電路以及反號(hào)器組成，用于對(duì)輸入反饋信號(hào)進(jìn)行放大，積分，微分，取反運(yùn)算從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的分析與處理。其原理如圖3-2-1所示：11S圖3-1-1速度調(diào)節(jié)單元原理圖上述圖中Un*為速度給定輸入量，Un為速度反饋輸入量，C7,R12為反饋微分0環(huán)節(jié)，D4,D5用于保護(hù)放大器，即限定放大器的最大輸入±°.,D1,D2,R9,R10起到限幅的作用。SL零速封鎖信號(hào)控制品閘管VT1的關(guān)閉。4.2 電流調(diào)節(jié)器電流調(diào)節(jié)器由運(yùn)算放大器、限幅電路、互補(bǔ)輸出、輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)及反饋?zhàn)杩咕W(wǎng)絡(luò)等環(huán)節(jié)組成，工作原理基本上與速度調(diào)節(jié)器相同，其原理圖如圖3-2

22、-1所示12圖3-2-2電流調(diào)節(jié)器單元原理圖+電流調(diào)節(jié)器與速度調(diào)節(jié)器相比，增加了幾個(gè)輸入端，其中“UB-1,UB-2”端接推B信號(hào)，當(dāng)主電路輸出過流時(shí)，電流反饋與過流保護(hù)的“B”端輸出一個(gè)推B信號(hào)（高電平）信號(hào)，擊穿穩(wěn)壓管，正電壓信號(hào)輸入運(yùn)放的反向輸入端，使調(diào)節(jié)器的輸出電壓下降，使a角向180度方向移動(dòng)，使晶閘管從整流區(qū)移至逆變區(qū)，降低輸出電壓，保護(hù)主電路。"ZK,ZL”端接邏輯控制器的相應(yīng)輸出端，當(dāng)有高電平輸入時(shí)，擊穿穩(wěn)壓管，三極管VI、V2導(dǎo)通，將相應(yīng)的輸入信號(hào)對(duì)地短接。在邏輯無環(huán)流實(shí)驗(yàn)中"Ui*,Ui*n”端同為輸入端，其輸入的值正好相反，如果兩路輸入都有效的話，兩個(gè)

23、值正好抵消為零，這時(shí)就需要通過“ZK,ZL”端的電壓輸入來控制。在同一時(shí)刻，只有一路信號(hào)輸入起作用，另一路信號(hào)接地不起作用。134.3 電流反饋與過流保護(hù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，畫出電流反饋及其過電流保護(hù)單元原理圖如下所示:圖3-2-3電流反饋及其過電流保護(hù)單元電路本單元有兩個(gè)功能，一是檢測主電源輸出的電流反饋信號(hào)，二是當(dāng)主電源輸出電流超過某一設(shè)定值時(shí)發(fā)出過流信號(hào)切斷電源TA1,TA2,TA3為電流互感器的輸出端，它的電壓高低反映三相主電路輸出的電流大小，面板上的三個(gè)園孔均為觀測孔，不需再外部進(jìn)行接線，只要將DJK04掛件的十芯電源線與插座相連接，那么TA1、TA2、TA3就與屏內(nèi)的電流互感器輸出端相連

24、，當(dāng)打開掛件電源開關(guān)，過流保護(hù)即處于工作狀態(tài)。(1)電流反饋與過流保護(hù)的輸入端TA1、TA2、TA3,來自電流互感器的輸出端，反映負(fù)載電流大小的電壓信號(hào)經(jīng)三相橋式整流電路整流后加至R18,R4,R5,R6及R11,R12,D7組成的3條支路上，其中：R12與D7并聯(lián)后再與R11串聯(lián)，在其中點(diǎn)取零電流檢測信號(hào)從1腳輸出，供零電平檢測用。當(dāng)電流反饋的電壓比較低的時(shí)候，“I0”端的輸出由R11、R12分壓所得，D7截止。當(dāng)電流反饋的電壓升高的時(shí)候，“I0”端的輸出也隨著開高，當(dāng)輸出電壓接接近0.6V左右時(shí)，D7導(dǎo)通，使輸出始終保持在0.6V左右。將R18的滑動(dòng)抽頭端輸出作為電流反饋信號(hào)，從“Ui”端

25、輸出，電流反饋系數(shù)由R18進(jìn)行調(diào)節(jié)。R5,R6串聯(lián)后與過流保護(hù)電路相連，實(shí)驗(yàn)前先調(diào)試R5,R6阻值大小來調(diào)節(jié)過流動(dòng)作電流的大小，調(diào)試好后可以不用再次更改，以便實(shí)驗(yàn)操作。(2)當(dāng)電路開始工作時(shí)，由于電容C4的存在，V2比V1先導(dǎo)通，V2的集電極低電位，V3截止，同時(shí)通過R10D8將V1基極電位拉低，保證V1一直處于截止?fàn)?3)當(dāng)主電路電流超過某一數(shù)值后，R5,R6分壓的的過流電壓信號(hào)超過穩(wěn)壓管Z214的穩(wěn)壓值，擊穿穩(wěn)壓管，使三極管V1導(dǎo)通，從而V2截止，V3導(dǎo)通使繼電器K動(dòng)作，控制屏內(nèi)的主繼電器掉電，切斷主電源，掛件面板上的聲光報(bào)警器發(fā)出告警信號(hào)，提醒操作者實(shí)驗(yàn)裝置已過流跳閘。過流的同時(shí)，V2由

26、導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗诩姌O產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)從“UB-1”端輸出，作為推B信號(hào)供電流調(diào)節(jié)器使用。(5)SB為解除過流記憶的復(fù)位按鈕，當(dāng)過流故障己經(jīng)排除，則須按下SB以解除記憶，才能恢復(fù)正常工作。當(dāng)過流動(dòng)作后，電源通過SBR10D8及C2維持V1導(dǎo)通，V1截止、V3導(dǎo)通、繼電器保持吸合，持續(xù)告警。只有當(dāng)按下SB后，V1基極失電進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，V2導(dǎo)通、V3截止，電路才恢復(fù)正常。4.4 速度反饋與口系數(shù)整定轉(zhuǎn)速變換用于有轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)中，它將反映轉(zhuǎn)速變化并與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號(hào)變換成適用于控制單元的電壓信號(hào)。R11卜o3ARP1zzcin*20圖3-2-4速度變換圖使用時(shí)，將電壓輸出端接至轉(zhuǎn)速變換的

27、輸入端“1”和“2”。輸入電壓經(jīng)R1和RP1分壓，調(diào)節(jié)電位器RP1可改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。15圖3-2-6電壓給定原理圖電壓給定由兩個(gè)電位器RP1RP2及兩個(gè)鈕子開關(guān)S1、S2組成。S1為正、負(fù)極性切換開關(guān)，輸出的正、負(fù)電壓的大小分別由RP1RP2來調(diào)節(jié)，其輸出電壓范圍為0士l5V,S2為輸出控制開關(guān)，打到“運(yùn)行”側(cè)，允許電壓輸出，打到“停止”側(cè)，則輸出為零。按以下步驟撥動(dòng)S1、S2,可獲得以下信號(hào)：將S2打到“運(yùn)行”側(cè)，S1打到“正給定”側(cè)，調(diào)節(jié)RP1使給定輸出一定的正電壓，撥動(dòng)S2到“停止”側(cè)，此時(shí)可獲得從正電壓突跳到0V的階躍信號(hào)，再撥動(dòng)S2到“運(yùn)行”側(cè)，此時(shí)可獲得從0V突跳到正電壓的階躍信

28、號(hào)。將S2打到“運(yùn)行”側(cè)，S1打到“負(fù)給定”側(cè)，調(diào)節(jié)RP2使給定輸出一定的負(fù)電壓，撥動(dòng)S2到“停止”側(cè)，此時(shí)可獲得從負(fù)電壓突跳到0V的階躍信號(hào)，再撥動(dòng)S2到“運(yùn)行”側(cè)，此時(shí)可獲得從0V突跳到負(fù)電壓的階躍信號(hào)。將S2打到“運(yùn)行”側(cè)，撥動(dòng)S1,分別調(diào)節(jié)RP1和RP2使輸出一定的正負(fù)電壓，當(dāng)S1從“正給定”側(cè)打到“負(fù)給定”側(cè)，得到從正電壓到負(fù)電壓的跳變。當(dāng)S1從“負(fù)給定”側(cè)打到“正給定”側(cè)，得到從負(fù)電壓到正電壓的跳變。元件RP1RP2S1及S2均安裝在掛件的面板上，方便操作。此外由一只3位半的直流數(shù)字電壓表指示輸出電壓值。要注意的是不允許長時(shí)間將輸出端接地，特別是輸出電壓比較高的時(shí)候，可能會(huì)將RP1

29、RP2損壞。4.5 邏輯控制單元進(jìn)行邏輯控制時(shí)，首先進(jìn)行DPT,DP布勺檢測，即轉(zhuǎn)矩極性檢測和零電流檢測。轉(zhuǎn)矩極性鑒別為一電平檢測器，用于檢測控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩極性的變化。它是一個(gè)由比較器組成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可將控制系統(tǒng)中連續(xù)變化的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成邏輯運(yùn)算所需的“0”、“1”電平信號(hào)。其原理圖如圖圖3-2-5-1所示。16圖3-2-5-1轉(zhuǎn)矩極性檢測轉(zhuǎn)矩極性鑒別器的輸入輸出特性如下圖3-2-5-2所示，具有繼電特性。AJx圖3-2-5-2轉(zhuǎn)矩極性輸入輸出特性調(diào)節(jié)運(yùn)放同相輸入端電位器RPK以改變繼電特性相對(duì)于零點(diǎn)的位置。繼電特性的回環(huán)寬度為：Uk=Usr2USrl=K1(Uscm2-UScml)式中，K

30、1為正反饋系數(shù)，K1越大，則正反饋越強(qiáng)，回環(huán)寬度就越小；USr2和USrl分別為輸出由正翻轉(zhuǎn)到負(fù)及由負(fù)翻轉(zhuǎn)到正所需的最小輸入電壓；Uscm和UScm2分別為反向和正向輸出電壓。邏輯控制系統(tǒng)中的電平檢測環(huán)寬一般取0.20.6V,環(huán)寬大時(shí)能提高系統(tǒng)抗干擾能力，但環(huán)太寬時(shí)會(huì)使系統(tǒng)動(dòng)作遲鈍。零電平檢測器也是一個(gè)電平檢測器，其工作原理與轉(zhuǎn)矩極性鑒別器相同，在控制系統(tǒng)中進(jìn)行零電流檢測，當(dāng)輸出主電路的電流接近零時(shí)，電平檢測器檢測到電流反饋的電壓值也接近零，輸出高電平。其原理圖和輸入輸出特性分別如圖3-2-5-3和圖3-2-5-4所示。+12V電流反饋輸出信號(hào)R7RUR15I200KR0IOKGNDGND1-

31、12P圖3-2-5-3零電平檢測器17u零電流信號(hào)LSCII：圖3-2-5-4零電平檢測器輸入輸出特性邏輯控制用于邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)，其作用是對(duì)轉(zhuǎn)矩極性和主回路零電平信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，切換加于正橋或反橋晶閘管整流裝置上的觸發(fā)脈沖，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無環(huán)流運(yùn)行。其原理圖如圖3-2-5-5所示。其主要由邏輯判斷電路、延時(shí)電路、邏輯保護(hù)電路、推P電路和功放電路等環(huán)節(jié)組成。圖3-2-5-5邏輯控制單元邏輯控制環(huán)節(jié)由以下幾個(gè)部分組成：邏輯判斷環(huán)節(jié)，延時(shí)環(huán)節(jié)，邏輯保護(hù)環(huán)節(jié),推B環(huán)節(jié)，功放電路。4.6 零速封鎖單元零速封鎖器原理圖如圖3-2-6-1所示:18圖3-2-6-1零速封鎖器零速封鎖器的作用是：當(dāng)

32、給定電壓及速度反饋電壓均為零時(shí)（即調(diào)速系統(tǒng)在停車狀態(tài)），封鎖電壓調(diào)節(jié)器的輸出，保證電機(jī)不會(huì)低速爬行或者系統(tǒng)在零速時(shí)出現(xiàn)振蕩。4.7 給定積分單元積分單元原理圖如下圖3-2-7所示:圖3-2-7積分給定單元積分給定單元作用：突加給定將產(chǎn)生振蕩，對(duì)系統(tǒng)造成較大的沖擊，經(jīng)積分環(huán)節(jié)輸出的積分信號(hào)上升平緩，能減小系統(tǒng)的沖擊，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性。由來自面板上的給地1輸入，經(jīng)比例積分環(huán)節(jié)，跟隨器后，輸出積分Un*。19第五章：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的常規(guī)工程設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)準(zhǔn)備圖4-1-1直流電動(dòng)機(jī)變流裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖設(shè)直流電動(dòng)機(jī)的規(guī)格如下：Pn=17KWIn=92A,nN=1500r/min,R=0.15Q,

33、R=0.28Q,允許的電流過載倍數(shù)X=1.2,折算到直流電動(dòng)機(jī)軸的飛輪力矩慣量G&10.5Nm2。變流裝置采用三相橋式整流電路，晶閘管觸發(fā)整流裝置放大倍數(shù)K=40平均延遲時(shí)間td=0.0017So平波電抗器電阻電感Ls=0.639*220/(0.05*In)=30.5mH給定電壓Un、速度調(diào)節(jié)器限幅電壓Uim、電流調(diào)節(jié)器限幅電壓UCm取USn=USim=Un=15M1、系統(tǒng)固有部分的主要參數(shù)計(jì)算(1)電動(dòng)機(jī)的電磁時(shí)間常數(shù)20Lt0.035Ta=一一=二0.125s(2)Rt0.28電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢常量UN-INRa220-920.15Ce=4=0.1353Vmin/rnN1500(3)電

34、動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩常量Cm=9.55Ce=9.550.1353-1.2921Nm/A(4)轉(zhuǎn)速慣量JG2_GD10.5=0.028Nmsmin/r375375(5)機(jī)電時(shí)間常數(shù)JgRCeCm0.0280.28c=0.0448s0.13531.29212.預(yù)先選定的參數(shù)(D調(diào)節(jié)器輸入回路電阻R為簡化起見，調(diào)節(jié)器的輸入電阻一般均取相同數(shù)值，通常選用1060KQ,本實(shí)例取0=(10KQ+10KQ)=20KQ(2)電流反饋系數(shù)B設(shè)最大允許電流Idm=1.2IdN,有Idm=1.2X92=110.4A-=Us1m=5-=0.1359V/AIdm110.4(3)速度反饋系數(shù)aotUsnmnN150015=0.01

35、Vmin/r(4)電流濾波時(shí)間常數(shù)Tfi及轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)Tfn由于電流檢測信號(hào)和轉(zhuǎn)速檢測信號(hào)中含有諧波分量，而這些諧波分量會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩。所以需加反饋濾波環(huán)節(jié)。濾波環(huán)節(jié)可以抑制反饋信號(hào)中的諧波分量，但同時(shí)也給反饋信號(hào)帶來慣性的影響，為了平衡這一慣性的影響，在調(diào)節(jié)器給定輸入端也加入一個(gè)同樣參數(shù)的給定濾波環(huán)節(jié)。電流濾波時(shí)間常數(shù)Tfi一般取13ms轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)Tfn一般取520ms對(duì)濾波時(shí)間常數(shù)，若取得過小,則濾不掉信號(hào)中的諧波,加，降低系統(tǒng)的快速性。本例中取影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但若取得過大，將會(huì)使過渡過程增0101i=2ms=0.002sn=10ms=0.01s215.2電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1

36、.電流環(huán)框圖的建立及化簡電流環(huán)框圖如圖所示，由于轉(zhuǎn)速對(duì)給定信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間較電流對(duì)給定信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間長得多，因此在計(jì)算電流的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)，可以把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速看成包量。而恒量對(duì)動(dòng)態(tài)分量是不起作用的，因此，為簡化起見，可把反電勢略去。將非單位負(fù)反饋?zhàn)儞Q成單位負(fù)反饋系統(tǒng)。由于Tfi(0.002)和s(0.0017)較Ta(0.125)小得多，所以可把前兩者構(gòu)成的小慣性環(huán)節(jié)合并。Bi=0.002+0.0017=0.0037s2 .電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)a)確定系統(tǒng)的類型對(duì)電流環(huán)，可以校正成典I系統(tǒng)，也可以校正成典II系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而定，一般對(duì)抗擾性能要求不是特別嚴(yán)格時(shí)均采用典I系統(tǒng)設(shè)計(jì)即可?，F(xiàn)將電流環(huán)

37、校正成典I系統(tǒng)。電流調(diào)節(jié)器的選擇顯然，欲校正成典I系統(tǒng)，電流調(diào)節(jié)器應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器。其傳遞函數(shù)為Gcr(s)=KTjS1TsTG0(s)=0.135940/0.28(0.0037s1)(0.125s1)Gcr(S)G0(S)=Kis119.4Tis(0.0037s1)(0.125s1)Ks(Ts1)電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的選取按二階最佳系統(tǒng)設(shè)計(jì)，取Ti=Ta=0.125s根據(jù)要求，穩(wěn)態(tài)無靜差：E05%選擇己=0.707,得電流開環(huán)增益：K=0.5/T=0.5/0.0037=135ACRt匕例系數(shù)：Ki=0.87012Ks:T'i設(shè)取調(diào)節(jié)器的輸入電阻R=60KQ,則R=KR=0.8701義60=

38、52.2060KQCiTi0.125R52.206103=2.4102=2.4FCoi4Toi40.00252.206103-0.1510"Fu0.15F速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)速度環(huán)框圖的建立及化簡22電流環(huán)等效閉環(huán)傳遞函數(shù)的求取Id(s)1/一二Sto7.3584Usi(s)s/KI1s/1351速度環(huán)框圖如圖7-9a所示，將非單位負(fù)反饋?zhàn)儞Q成單位負(fù)反饋系統(tǒng)。同理,可把兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并。如圖7-9b所示。速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)(1)確定系統(tǒng)的類型對(duì)速度環(huán)，可以校正成典I系統(tǒng)，也可以校正成典II系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而定，大多數(shù)調(diào)速系統(tǒng)的速度環(huán)都按典II系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。現(xiàn)將速度環(huán)校正成典II

39、系統(tǒng)。(2)速度調(diào)節(jié)器的選擇顯然，欲校正成典II系統(tǒng)，速度調(diào)節(jié)器應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器。其傳遞函數(shù)為Tns1Gsr(S)=KnTns二R一一P而G0(s)=1CeTms(二Ton)s1KI0.02063.3770.0061s(0.0174s1)s(0.0174s1)Tns13.377Gsr(s)G°(s)=KnTnss(0.0174s1)(3)速度調(diào)節(jié)器參數(shù)的選取按三階最佳系統(tǒng)設(shè)計(jì)，依要求空載起動(dòng)至額定轉(zhuǎn)速的超調(diào)量(rn%C10%hTL300.0174-0.5KnKn30_J=5722J，2300.0174(301)0.13590.13530.0448_o8.72300.01740.280

40、.01設(shè)取調(diào)節(jié)器的輸入電阻R=60KQ,則r=KR=8.7X60=524KQCn0.5Rn524103=0.9510“F=0.95F4T4001Con4Toi=-=0.66610F=0.666叩Ro60103至此，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)初步完成，但還需實(shí)際調(diào)試和修正。235.3轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1）轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)框圖的建立及化簡g九$十1叩（5）=圖4-3-1轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（用等效環(huán)節(jié)代替電流環(huán)）圖4-3-2轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖（等效成單位負(fù)反饋系統(tǒng)和小慣性環(huán)節(jié)近似處理）%)a&(9+1)T一號(hào)+1)圖4-3-3轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)簡化圖（校正后成為典型II型系統(tǒng)）電流環(huán)簡化后可視為轉(zhuǎn)速

41、環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，為此需求出它的閉環(huán)傳遞函數(shù)Wdi（s）。由4-3-3可得WcMs）=1,忽略高次項(xiàng)，Wdi（s）可以降階近T、21J'5ss1KiKi24似成Wcii(s)1Ki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)該為1因此電流環(huán)在轉(zhuǎn)速環(huán)中應(yīng)等效為上=警)定下乙。這樣，原來是雙慣性Ui(s):工srKi環(huán)節(jié)的電流環(huán)控制對(duì)象，經(jīng)閉環(huán)控制后，可以近似地等效成只有較小時(shí)間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)，如圖4-3-1。這就表明，電流的閉環(huán)控制改造了控制對(duì)象，加快了電流的跟隨作用，這是局部閉環(huán)(內(nèi)環(huán))控制的一個(gè)重要功能。速度環(huán)框圖如圖4-3-2所示，將非單位負(fù)反饋?zhàn)儞Q成單位負(fù)反饋系統(tǒng)，并把兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)

42、合并。(2)速度調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)和電流環(huán)中一樣，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(shí)將給定信1一號(hào)改成Un(s)/O(,再把時(shí)間常數(shù)為,和工的兩個(gè)小慣性環(huán)節(jié)合并起來，近似成Ki個(gè)時(shí)間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié)，其中Tyn=2+T0n+0.01=0.0174s,則KI135.1速度換結(jié)構(gòu)框圖可簡化為圖4-3-2。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，在負(fù)載擾動(dòng)作用點(diǎn)前面必須有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，它應(yīng)該包含在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR中，見圖4-3-2,現(xiàn)在在擾動(dòng)作用點(diǎn)后面已經(jīng)有了一個(gè)積分環(huán)節(jié)，因此轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)共有兩個(gè)積分環(huán)節(jié)，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)成典型n型系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)同時(shí)也能滿足動(dòng)態(tài)抗擾性能好的要求。顯然，欲校正成典II系統(tǒng)，速度調(diào)

43、節(jié)器應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器。其傳遞函數(shù)為：WASR(s)=Kn(ns1),ns(4-31)式中，Kn表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)；品表示轉(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：(4-32)Kn：R(ns1)n：CeTms2(Tns1)(2)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)的選取由圖4-3-3與式(4-21)比較可得:(4-33)25按三階最佳系統(tǒng)設(shè)計(jì)，跟隨和抗擾動(dòng)性能都較好的原則，取h=5,則ASR的超前時(shí)間常數(shù)為：zn=hTn=5x0.0174=0.087s?？汕蟮棉D(zhuǎn)速開環(huán)增益：Kn2520.01742s?=396套(4-34)比較式(4-22)與式(4-23)進(jìn)而可得ASR勺比例系數(shù):Kn(h1)CTm

44、2h：R"60.01310.12630.341250.005330.20.0174=18.25(4-35)3Txi30.00372)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為:滿足簡化條件(3)檢驗(yàn)近似條件K轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為：wN=Kn396.40.087=34.5scnn1)電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為:1Ki1135.1i滿足簡化條件s=63.7sw,3)驗(yàn)證調(diào)速系統(tǒng)空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量:-'n-2CmaxCb(九一z)4T"n*nTm-=281.2%2482.980.01741500M0.341為5.34%<10%,滿足設(shè)計(jì)要求。(4)計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容已

45、知轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸入電阻R=20kC,則Rn=KnR0=18.25M20=365kC,取Rn=360kC。Cn=、=0.0873=2.42父101=0.242坪,取Cn=240pFRn360103加=/=腳=2'10"=2坪,取-2"至此，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)初步完成，但還需實(shí)際調(diào)試和修正26第六章主電路元件選擇與參數(shù)計(jì)算6.1變壓器整流變壓器采用三相橋整流，對(duì)這樣的可逆系統(tǒng)有：Uv?=1.051.10UMN/3=1.05X220/3=133V又整流電流27Iv?=0.816XIdN=0.816X92=75A所以，副方變壓器容量為：S2=3UV?XIv?=3X133X75=30KVA因?yàn)榻涣髯儔浩鞫蝹?cè)為交流不存在直流磁化的問題，則原邊變壓器容