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《运动控制系统》 仿真实验报告

实验二 转速、电流双闭环直流调速系统

学院: 化工学院 班级：自动化151 姓名 学号：

实验二 转速、电流双闭环直流调速系统

一、实验目的

（1）熟悉转速、电流双闭环系统的组成 （2）掌握、电流双闭环调速系统的参数整定 （3）观察转速、电流双闭环调速系统的启动特性 二、实验内容

（1）调节器的工程设计 （2）实验计算过程 （3）仿真模型建立

（4）波形分析 三、实验原理

双闭环直流调速系统组成及工作原理晶闸管直流调速系统有三相调压器，晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机一发电机组成。在本实验中，整流电路的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压U。作为触发器的移相控制电压，改变Uct的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压转速，以满足实验受求。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，二者之间实行嵌套联接，如图1。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入再用电流的输出去控制电力电子变换器UPE。在结构上，电流环作为内环，转速环作为外环。形成了转速、电流双闭环调速系统。为了获得良好的静、动态特性，转速和电流两个调节器采用PI调节器。如图1所示：

三、实验数据计算分析

图1转速、电流双闭环调速系统 五、

电机参数设计及要求 5.1电机参数

PN =185W UN= 220V IN=1.2A nN-1200 T min

R。-0.50 K。=30 Rrec=0.50 a= 0.004 VArpmB-4.615V7A L=20mHGD= 10kg m?允许过载倍数A1.5 电力拖动电机时间常数。

Ce=UN-INR/Nn=220-1.2x0.5/0.183V/C rmin)

=1200

Ct = 9.55Ce Tm=RGD2/375CeCt

=1*10/375*0.183*0.183*9.55 = 0.08s

电枢回路电磁时间常数:

Tl=L/R=20*0.001/1=0.02S 5.2设计要求

要求电流超调量8,S 5%，转速无静差空载启动到额转 逸时的超调量品10% 六、调节器的工程设计 6.1电流调节器ACR的设计 (1) 确定电流环常数

1、三相桥式整流电路的失控时间: T.= 0.00167s 2、滤波时间常数:T三0.002s 3、电流环小时间常数之和: T;=Toi+T- 0.00375根据设计要求8;S 5%并且保证稳态电流无差，电流环0.02的控制对象是双惯性型的，且一三0027=5.4< 10，故校正0:0037成典型上型系统，显然应采用PI型的电流调节器，其传递函数可以写成，WcR(S)= K式中:K，一电流调节器的比例系数:τis一电流调节器的超前时间常数。

2计算电流调节器参数:

电流调节器超前时间常数: t=T=0.03s。电流环开环增益，要求8;< 5%时，取T:Kr=0.5,因此K =-135.1/1

于是，ACR的比例系数为K一TiKR=0.5Ki=0.02KsB 3校验近似条件电流环截止频率we=K= 135.1s-

1)校验品闸管装置传递函数的近似条件是否满足:因为一心196.1s-1s-1zWci,所以满足近似条件3Ts

2)校验忽略反电动势对电流环影响的近似条件是

否满足:NTrTm心40.82s-1

按照上述参数，电流环满足动态设计指标要求和近 似条件。同理，当KT=0.25时，可得K;=0.5067 Ti=16.89; 当KT=1.0时，可得K;=2.027 T;=67.567 6.2转速调节器ASR的设计 (1)确定转速环时间常数

1)电流环等效时间常数为2Txi=00074s; 2)电流滤波时间常数Ton根据所用测速发电机纹 波情况，取Ton=0.0ls;

3)转遠环小时间常数Tzn=2Ts.+ Tm-0070 (②)转速调节器的结构选择

由于设计要求转速无挣差，转速调节器必须含有积分环节;又根据动态设计要求，应按典型I型系统设计转速环，转速调节器选用比例积分调节器(PD，其传递函数