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1、解 电流调节器的设计运动控制系统 期中考试 电控学院 自动化0905 贺奎 解： 电流调节器的设计 确定时间常数 1）整流装置滞后时间常数Ts。三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.0017s。 2）流滤波时间常数Toi。据题意给定Toi=0.002s。 3）电流环小时间常数之和T i。按小时间常数近似处理T i=TS+Toi=0.0037s。 4）电磁时间常数Tl。Tl=R=L151031s0.5=0.03s1。 GD2ReCm5）电力拖动系统机电时间常数Tm。 Tm=375C Cm=30Ce Ce=0.132Vmin/r 所以Tm=0.18s 选择调节器结构 根据设计要求i5%,并保证稳态电
2、流无差，可按典设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI调节器。传递函数为WACR=T0.03 iKi(iS+1)iS 。 检查对电源电压的抗扰性能：Tl=0.00378.11,其动态性能指标都可以接受。 计算电流调节器参数 电流调节器超前时间常数：i=Tl=0.03s。 电流环开环增益：要求i5%时，应取KlT i=0.5,因此 0.50.50.0037Kl=135.1s1 T is于是，ACR的比例系数为 Ki=KliRKs=1350.030.5400.051.013 校验近似条件 电流环戒指频率： ci=Kl=135.1s1 1）校验晶闸管整流装置传递函数近似条件 3T=3
3、0.0017s1196.1ci 满足近似条件 s112）校验忽略反电动势变化对电流环动态影响条件 3 T11sTOi1mTl=3 0.180.03s140.82s1ci 满足近似条件 计算调节器电阻和电容 取R0=40k Ri=KiR0=1.01340k=40.52k 取40 k Ci=iRi=40103F=0.75106F=0.75uF 取0.75 uF =40.002401030.03 Coi=4ToiR0F=0.2106F=0.2uF 取0.2 uF 转速调节器的设计 确定时间常数 1） 电流环等效时间常数。 KlT i=0.5,则 Kl11=2T i=20.0037s=0.0074s
4、Kl2） 转速滤波时间常数Ton。根据题意Ton=0.01s。 3）转速环小时间常数T n。按小时间常数近似处理，取 1T n=+Ton=0.0074s+0.01s=0.0174s Kl选择转速调节器结构 按照设计要求，选用PI调节器，其传递函数为 WASR=Kn(nS+1)nS计算转速调节器参数 按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5,则ASR的超前时间常数为 n=hT n=50.0174s=0.087s h+1 n2转速环开环增益 KN=2h2TASR的比例系数为 Kn=检验近似条件 转速环截止频率为 wcn=wN=KN1=2520.01742s1396.4s1 =250.0070.50.
5、017411.7 60.050.1320.186(h+1)CeTm2hRT nKn=396.40.087s134.5s1 1K1135.11） 电流环传递函数简化条件 3 Tl=3 0.0037s163.7s1wcn 满足条 i件 2）转速环小时间常数近似处理条件 3 Tl=3 0.01s138.7s1wcn 满on1K1135.1足条件 计算调节器电阻电容 取R0=40k Rn=KnR0=11.740k=468k 取470 k Cn=nRn=470103F=0.185106F=0.185uF 取0.2 uF =40.01401030.087 Con=4TonR0F=1106F=1uF 取1
6、uF 校验转速超调量 n= CmaxCb z 𝑛𝑁T nnTm nN=IdNRCe联立得 n=281.2%1.5求 综上所述 WACR=1360.50.13214600.01740.188.31%10% 符合设计要1.013(0.03S+1)0.03S WASR=11.7(0.087S+1)0.087S触发电路 控制电压Uk输出电路和反馈电路的部分电路 电源部分 整流部分和反馈电路的部分电路 Port5所接晶闸管晶闸管 Port4所接同步电源 VT1 -usc VT2 Usb 整流各元件同步电压 VT3 VT4 -usa Usc VT5 -usb VT6 usa
7、 系统结构框图为 Un WASR WACR KS Ts+1 1R(Tls+1)R Tms n 1 Ce一、原理图实现直流调速系统的原理： 通过实验调节RP3使得电流反馈系数即电流反馈电压与电枢电流之比为0.05 通过实验调节RP2使得转速反馈系数即转速反馈电压与转速之比为0.007 通过实验调节R1和C1，使得触发电路的R1和C1构成一个滞后/3的滤波电路，这样由于余弦交点触发电路的输出相位与控制电压成比例关系，从而控制整个整流电路的触发，从而控制电机的转速 接下来就是电机的控制运行 当电机刚启动时，由于电机转速变化很慢，几乎等于0，此时转速环饱和，电流环起作用，且电流环的给定达到最大值，使得
8、电枢电流达到最大值，此时得到最大转速加速度，电机以定加速度上升直至转速达到最大值，此时，电动机仍旧因为转速环是积分环节使得电动机仍加速，当转速超过给定值时，转速环节输入偏差为负，使它退出饱和，电枢电流很快下降，此时电流环节饱和，转速环起作用。从而使电机平稳运行。 当电机停止时与之相反。 整个控制过程均是由电流环的输出电压线性改变控制角，从而改变整流装置的晶闸管的触发，进而改变输出平均电压Ud。 二、每个元件选择依据 1）晶闸管的选择：耐压 6𝑈2=1200V，最大电流 𝐼𝑁1.5=300𝐴，开关频率为200HZ 2）电源变压器选择：1:1变压器，耐压400V,耐流150A. 3）触发的同步互感器用12:1的互感器。 4）转速环和电流环的电阻电容的大小在上面应经算出来了，直接用上面的大小。触发电路的电阻电容需要根据所需的触发调节使得波形刚好是所得要求的波形。 5）平波电抗器主要是为了，滤掉脉动电流，使电流平稳，因此选择大点的平波电抗器。 6）转速环和电流环的放大器选用LF353。
