内容发布更新时间 : 2024/6/29 10:24:33星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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一、调速系统总体设计
双闭环直流调速系统中设置了两个调节器, 即转速调节器(ASR)和电流调节器(ACR), 分别调节转速和电流, 即分别引入转速负反馈和电流负反馈。
两者之间实行嵌套连接，且都带有输出限幅电路。转速调节器ASR的输出限
*幅电压Uim决定了电流给定电压的最大值；电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限
制了电力电子变换器的最大输出电压Udm。
由于调速系统的主要被控量是转速, 故把转速负反馈组成的环作为外环, 以保证电动机的转速准确跟随给定电压, 把由电流负反馈组成的环作为内环, 把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE，这就形成了转速、电流双闭环调速系统。
图1-1 双闭环调速系统框图
为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。这样构成的双闭环直流调速系统。
二、电流、转速调节器的设计
转速、电流双闭环调速系统的动态结构图如图2-1所示：
图2-1 双闭环直流调速系统动态结构图
由于电流检测信号中常含有交流分量，为了不使它影响到调节器的输入，需加低通滤波。这样的滤波传递函数可用一阶惯性环节来表示，其滤波时间常数Toi按需要选定，以滤平电流检测信号为准。然而，在抑制交流分量的同时，滤波环节也延迟了反馈信号的作用，为了平衡这个延迟作用，在给定信号通道上加入一个等时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。由测速发电机得到的转速反馈电压含有换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用Ton表示，根据和电流环一样的道理，在转速给定通道上也加入时间常数为Ton的给定滤波环节。
系统设计的一般原则是：先内环后外环。在这里，首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。
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2.1电流调节器的设计
1.电流环结构框图的化简
在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，即?E≈0。这时，电流环如图2-2所示。
图2-2电流环的动态结构框图及其化简（忽略反电动势的动态影响）
忽略反电动势对电流环作用的近似条件是 式中ωc-------电流环开环频率特性的截止频率。
如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定信号改成U*i(s) /? ，则电流环便等效成单位负反馈系统。
图2-3电流环的动态结构框图及其化简（等效成单位负反馈系统）
最后，由于Ts 和 Toi 一般都比Tl 小得多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节，其时间常数为
T∑i = Ts + Toi
查表1得，三相桥式电路的平均失控时间为Ts?0.0017s，电流滤波时间常数本设计初始条件已给出，即Toi?0.001s。
电流环小时间常数之和T?i?Ts?Toi?0.0027s 简化的近似条件为
11 ?ci?3TsToi电流环结构图最终简化成图2-4。
图2-4电流环的动态结构框图及其化简（小惯性环节的近似处理）
2电流调节器结构的选择
根据设计要求：稳态无静差,超调量?i?5%，可按典型I型系统设计电路调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型电流调节器其传递函数为： 式中 Ki — 电流调节器的比例系数； ?i — 电流调节器的超前时间常数。
为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择τi=Tl
则电流环的动态结构图便成为图2-5所示的典型形式，其中
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a) b)
图2-5 校正成典型I型系统的电流环
a) 动态结构图 b) 开环对数幅频特性
电枢回路电磁时间常数 Tl=0.0015s。 检查对电源电压的抗扰性能：
Tl0.015s??5.56，参照典型I型系统动态T?i0.0027s抗扰性能指标与参数的关系表2，可知各项指标都是可以接受的。
3.电流调节器的参数计算
电流调节器超前时间常数：?i?Tl?0.015s。
电流环开环增益：要求?i?5%时，按表3应取ξ=0.707，KIT?i?0.5， 因此KI?wci?10.50.5???185.19s?1 2T?iT?i0.0027sACR的比例系数为Ki?4.检验近似条件
KI?iR185.19?0.015?6.5??2.79 Ks?4.8?1.35电流环截至频率：?ci?KI?185.19s?1 机电时间常数Tm?0.2s
1）晶闸管整流装置传递函数的近似条件 满足近似条件。
2）忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件 满足近似条件。
3）电流环小时间常数近似处理条件 满足近似条件。 5.计算调节器电阻和电容
含给定滤波与反馈滤波的PI型电流调节器如图2-6所示：
其中Ui*为电流给定电压，??Id为电流负反馈电压，Uc为电力电子变换器的控制电压。
图2-6 含给定滤波与反馈滤波的PI
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