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WACR(s)?Ki?is?1 ?is（1-2）

为了引出电流反馈，在电动机的动态框图中必须把电枢电流Id显露出来。

图1-1.2 双闭环直流调速系统动态结构图

3.3控制系统的选择

由于设计要求无静差调速，电流超调量≤5%，因此可以选择转速，电流双闭环控制直流调速系统。其中采用转速负反馈和PI调节器的直流反馈调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差，而速度反馈保证系统的较高动态性能，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等。其系统的组成框图如图2－2所示。

图2－2转速，电流双闭环直流调速系统框图

第四章 调速系统的设计

4.1 系统的组成

为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，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。二者之间实行嵌套（或称串级）联接如下图3－1所示。起动过程，只有电流负反馈，没有转速负

反馈。稳态时，只有转速负反馈，没有电流负反馈。

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P I调节

器，所以对于系统来说，PI调节器是系统核心，必须掌握其性能，其原理图如图3-2：

图3-2. PI调节器

输入与输出的关系：

PI调节器的工作过程：当输入电压突然加上时，电容C相当于短路，这时便是一个比例调节器。因此，输出量产生一个立即响应输出量的跳变，随着对电容的充电，输出电压逐渐升高，这时相当于一个积分环节。只要继续增长下去，直到

时，才达到稳定状态。

，U0将

这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于下图3-3。

TA R0 LM R0 Ri Ci ACR - + + LM Ui + RP1 - U*n R0 Rn Cn ASR - + + U*i Uc + Id + R0 UPE Ud - + M M Un - - - RP2 TTG + 图3-3 双闭环直流调速系统电路原理图 图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照电力电子变换器的控制电压Uc为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。同时图中表出，两个调节器的输出都是带限幅作用的。转速调节器ASR的输出限幅电压U*im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。

4.2系统的动态数学模型

双闭环调速系统的实际动态结构框图如图2－所示，它包括了电流滤波，转速滤波和给定信号的滤波环节。其时间常数分别为Toi和Ton。

图3－4双闭环调速系统的动态结构图

图中WASR(s)和WACR(s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。

4.3 本章小结

第五章 双闭环直流调速系统的设计

5.1主要装置的选用和参数的计算

5.1.1整流装置的参数

可控硅整流装置选用三相桥式，整流变压器△/Y联结, 二次线电压∪21=230V,

内阻R=0.5? ,电压放大系数KS=40。直流电源给定值±7.5V。 5.1.2电流互感器的选取

考虑电机允许过载倍数为1.5倍，两个给定电压的最大值为7.5V，选电流互感器TA的电流反馈系数β=7.5/1.5IN=0.769V/A。 5.1.3转速反馈环节的反馈系数和参数

转速反馈系数α包含测速发电机的电动势Cetg和其输出电位器RP2的分压系数α2，即

α＝α2×Cetg 根据测速发电机的额定数据，有

110 Cetg=V min/r=0.055 V min/r

2000试取α2＝0.085，如测速发电机与主电动机直接相连，则在电动机最高转速1500r/min时，转速反馈电压为

Un=α2Cetg×1500r/min＝0.085×0.055×1500＝7.0125V 稳态是△Un很小，Un*只要略大与Un即可，现在直流稳压电源为±7.5V，完全能够满足给定电压的需要，因此，取α2＝0.085是正确的。于是，转速反馈系数的计算结果是

α＝α2×Cetg＝0.085×0.055＝0.0047 V min/r 5.1.4电位器RP2的选取

为了使测速发电机的电枢电压降对转速检测信号的线性度没有显著的影响，取测速发电机转速输出最高电压时，其电流约为额定值的20％，则 RRP2=

nCetg0.055?1500??=1875Ω 0.2Itg0.2?0.22此时RP2消耗的功率为

W＝nCetg×0.2Itg＝0.055×1500×0.2×0.22＝3.36W 为了不致使电位器温度很高，实选电位器的瓦数应为所消耗功率一倍以上，故可将RP2选为10W,1.5KΩ的可调电位器。 5.1.5平波电抗器

按工程计算公式选取平波电抗器，对于三相桥式整流电路其电感量计算公式为

L=0.693U2/Idmin

取 Idmin=10％Ied =0.1×6.5=0.065A

U2= U2l/1.732= 230V/1.732=132.8V 0

则

L=0.693U2/Idmin =1415.85mH

5.1.6直流电动机参数的计算

按经验公式估算直流电动机的内阻

2UnIn?Pn2220?6.5?1100? Ra?=5.207?

3n31500 电枢回路的电阻

R=Ra+R=5.207+0.5=5.707?

电磁时间常数

Tl=L/R=141.585/5.707=0.0248S

电机参数的计算

Un?InRaCe==0.1241V min/r

n Cm=9.55Ce=1.1852 V min/r 电机时间常数

GD2RTm==1.036S

375CeCm5.2电流调节器的设计

5.2.1电流环结构图的简化

首先在按动态性能设计电流环时，因其变化较慢，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，即?E≈0。其次，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) /? ，最后，由于Ts 和 T0i 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 简化的近似条件为

11 ?ci?3TsToi

电流环结构图最终简化成图

图4－1等效后的电流环结构框图

5.2.2电流调节器结构的选择

从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，由图3-5可以