1、直流電機調速直流電機調速PIPI參數設計參數設計班級：班級：140303140303姓名：易姓名：易 蒙蒙一、設計要求一、設計要求某晶閘管供電的雙閉環直流電機調速系統，整流裝置采用三相橋式電路，基本數據如下：直流電動機：220V，136A，1460r/min，Ce=0.132Vmin/r,允許過載倍數=1.5；晶閘管裝置放大系數：Ks=40；電樞回路總電阻：R=0.5；時間常數： ，電流反饋系數：=0.05V/A設計要求：設計電流調節器要求無超調，設計轉速調節器要求轉速超調量 。 sTl03. 0sTm18. 015%i二、確定雙閉環調速系統的動態結構圖二、確定雙閉環調速系統的動態結構圖圖一三

2、、電流調節器的設計三、電流調節器的設計圖二四、電流調節器參數確定四、電流調節器參數確定1）整流裝置滯后時間常數Ts。三相橋式電路的平均失控時間查表得Ts=0.0017s。2）電流濾波時間常數Toi。三相橋式電路每個波頭的時間是3.3ms，為了基本濾平波頭，應有（1-2）Toi=3.33ms，因此取Toi=2ms=0.002s。3）電流環小時間常數4）檢查電流調節器的抗擾性能Ti/Tl=0.123，查下表知典型1型系統動態抗擾性能，各項指標都能接受。表1 典型型系統動態抗擾新能指標與參數的關系0.0037sTToisiT1/51/51/101/101/201/201/301/3027.8%16.

3、6%9.3%6.5%2.83.43.84.014.721.728.730.4bCCmaxliTTmTtm/Ttv/采用PI型的電流調節器，其傳遞函數可以寫成： （1） 式中 電流調節器的比例系數； 電流調節器的超前時間常數。電流開環傳遞函數為 （2） 因為Tl ，所以選擇 =Tl，用調節器零點消去控制對象中大的時間常數極點，以便校正成典型型系統，因此 （3）式中， （4）ii)(1)(isACRKWiiK1)s1)(Ts(T/RKs) 1 ()(ilsisKsWiiopiiTi1)ss(TK1)ss(T/RKK)(iIiisisWopiRTKKRKKKlsiisiI電流調節器 ， 電流開環增益

4、要求無超調：查表因取 ，因此： 于是，ACR的比例系數為（5）檢驗近似條件電流環截止頻率：1）校驗晶閘管整流裝置傳遞函數的近似條件0.03sTli0.25iTKI11i57.670037. 00.250.25ssTKI507. 005. 0*400.5*0.03*67.57KsRKKiIi157.67sKIcicisssT111 .1960017. 0*31312）校驗忽略反電動勢變化對電流環動態影響的條件3）校驗電流環小時間常數近似處理條件以上條件均滿足電流調節器參數如圖所示：cilmssTT1183.4003.0*18.01313cissTsToi118 .180002.0*0017.01

5、31131圖三五、轉速調節器的設計五、轉速調節器的設計按典型型系統設計的電流環的閉環傳遞函數為采用高階系統的降解階近似處理方法，忽略高次項， 可降階近似為得到降階近似條件為11K11)s(11)s(/2Iiii)()()(*sKsTTsKTsKUIWIIIsisdscli)(scliW111)(sKWIscliiIcnTK31（1）確定時間常數1）電流環等效時間常數 。 ，則2）轉速濾波時間常數 。取3）轉速環小時間常數 。按小時間常數近似處理，取由于擾動點后有個積分環節，故將轉速調節器設計為典型型。（2）計算轉速調節器參數表2 典型型系統階躍輸入跟隨性能指標IK125.0 iITKsTKiI

6、0148.00037.0*441TonsTon01.0nTsssTKTonIn0248.001.00148.01h34567891052.6%43.6%37.6%33.2%29.8%27.2%25.0%23.3%2.402.652.853.03.13.23.33.3512.1511.659.5510.4511.3012.2513.2514.20Ttr/Tts/由于對轉速無特殊要求選h=8，則ASR的超前時間常數為由于ASR采用PI調節器，其傳遞函數為 （5） 式中 電流調節器的比例系數； 電流調節器的超前時間常數。 （6）令 （7）12ThshTn198.00248.0*8nnn)(1) (n

7、sASRKWnKn) 1() 1() 1() 1(2)(sTsTCsRKsTTCRssKWnmennnnmennnsnmennNTCRKK則 （8）再由 （9）得 （10） （11）由式（10）可求得轉速環開環增益) 1() 1(2)(sTssKWnnNsn2221nNThhK22121ThhKcnmenRThTChK2)1(122223 .1140248.0*8*2921sThhKnN由式（11）可求得ASR的比例系數為（3）檢驗近似條件由式（9），轉速環截止頻率為：電流環傳遞函數簡化條件轉速環小時間常數近似處理條件 87.70248.0*5 .0*00685.0*8*218.0*132.0

8、*05.0*92)1(nmenRThTChK116 .22198. 0*3 .114sKKNNNcnniIsTK0 .450037.057.6731311nonIsTK4 .2701.057.6731311（4）校核轉速超調量 當h=5時，查表2得，n=37.6%，不能滿足設計要求。實際上，由于表2是按線性計算的，而突加階躍給定時，ASR飽和，不符合線性系統前提，應該按ASR退飽和重新計算。 退飽和超調量的計算比較麻煩，如果把退保和后的過程與同一系統在負載擾動下的過渡過程對比一下，不能發現二者的相似之處，于是就可以找到一條計算退飽和超調量的捷徑。也就是嘉定調速系統原來是在Idm的條件下運行于轉

9、速n*，然后突然將負載降到IdL，轉速會在突減負載的情況下，產生一個速升與恢復的過程，由于過程的數學模型與初始條件都一樣，這是突減負載的升速過程與退飽和超調是完全相同的。圖四在典型型系統的抗擾性能指標中，C的基準值是其中所以n的基準值應該是作為超調量 ，其基準值是n*=1460，查下表知h=8時， =88.1%。 表3 典型型系統動態抗擾新能指標與參數的關系TFKCb22meTCRK2nTTdLdmIIF8 .20818. 0*132. 0)0200(*0248. 0*5 . 0*2)(2medLdmnbTCIIRTnbCCmaxnh3 34 45 56 67 78 89 9101072.2%77.5%81.2%84.0%86.3%88.1%89.6%90.8%2.452.702.853.003.153.253.303.4013.6010.458.8012.9516.8519.8022.8025.85bCCmaxTtm/Ttv/最后求得滿足條件故最后求得：仿真結構圖與參數如下%15%6 .1214608 .208*%1 .88*)(maxnnCCbbn507.0iK03.0i198.0i87.7nK圖五六、仿真結果六、仿真結果 圖六七、電力電子模塊仿真七、電力電子模塊仿真圖七八、電機參數設