电流调节器与转速调节器的设计
电流表怎么使用方法
电流表怎么使用方法 ①电流表要与用电器串联在电路中(否则短路,烧毁电流表.); ②电流要从"+"接线柱入,从"-"接线柱出(否则指针反转,容易把针打弯.); ③被测电流不要超过电流表的量程(可以采用试触的方法来看是否超过量程.); ④绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上(电流表内阻很小,相当于一根导线.若将电流 表连到电源的两极上,轻则指针打歪,重则烧坏电流表、电源、导线.). 注意是：先烧表（电流表）,后毁源（电源） 使用步骤 1、校零,用平口改锥调整校零按钮. 2、选用量程（用经验估计或采用试触法） 电流表归结起来有三看和三问先看清电流表的量程,一般在表盘上有标记.确认最格的一个表示多少安培把电流表的正负接线柱接入电路后,观察指针位置,就可以读数了.此外还要选择合适量程的电流表. 可以先试触一下,若指针摆动不明显,则换小量程的表.若指针摆动大角度,则换大量程的表.一般指针在表盘中间左右,读数比较合适. 一看：量程.电流表的测量范围. 二看：分度值.表盘的一小格代表多少. 三看：指针位置.指针的位置包含了多少个分度值. 读数 1.看清量程 2.看清分度值(一般而言,量程0~3A分度值为0.1A,0.6A为0.02A) 3.看清表针停留位置(一定从正面观察) --使用前的准备:1.调零,用平口改锥调整校零按钮. 2.选用量程{用经验估计或采用试触法} 测量长度可以用刻度尽，测量时间可以用钟表，型量电流要用专门的仪表_电流表.电流表的种类很多，图5一5绘出了几种电流表的外形，右上角是电流表在电路图中的符号. 电流表的示数电流袭的刻度盘上标有符号A和表示电流值的刻度.电流表的"0"点通常在左端.当被测电路中的电流为零时，指针指在"0"点;当被测电路中有电流时，指针偏转，指针稳定后所指的刻度，就是被测电路中的电流值.每个电流表都有一定的测量范围----量程.在读取数据之前，要先确认你使用的电流表的量程，然后根据量提确认每个大格和每个小格所表示的电流值(图5-6)学校实验室里常用的
双闭环V-M调速系统中主电路,电流调节器及转速调节器的设计
中北大学 电力拖动自动控制系统课程设计说明书 学生姓名：学号： 学院：信息与通信工程学院 专业：自动化 题目：双闭环V-M调速系统中主电路， 电流调节器及转速调节器的设计 指导教师： 2011年8月25日
中北大学 电力拖动自动控制系统课程设计任务书 11/12 学年第一学期 学院：信息与通信工程学院 专业：自动化 学生姓名：学号： 课程设计题目：双闭环V-M调速系统中主电路， 电流调节器及转速调节器的设计 起迄日期：8月22 日～8月26日 课程设计地点：中北大学 指导教师： 下达任务书日期: 2011年08月22日 课程设计任务书
一、 设计题目： 双闭环V-M 调速系统中主电路，电流调节器及转速调节器的设计。 二、 已知条件及控制对象的基本参数： （1）已知电动机参数为：nom p =3kW ，nom U =220V ，nom I =17.5A ，nom n =1500r/min ，电枢绕组电阻a R =1.25Ω，2GD =3.532N m 。采用 三相全控桥式电路，整流装置内阻rec R =1.3Ω。平波电抗器电阻L R =0.3Ω。整流回路总电感L=200mH 。 （2）这里暂不考虑稳定性问题，设ASR 和ACR 均采用PI 调 节器，ASR 限幅输出im U * =－8V ，ACR 限幅输出ctm U =8V ，最大给定nm U *=10V ，调速范围D=20，静差率s=10%，堵转电流 dbl I =2.1 nom I ，临界截止电流 dcr I =2nom I 。 （3）设计指标：电流超调量δi %≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量δn ≤10%， 空载起动到额定转速的过渡过程时间 t s ≤0.5。 三、 设计要求 （1）用工程设计方法和[西门子调节器最佳整定法]* 进行设计，决定ASR 和ACR 结构并选择参数。 （2）对上述两种设计方法进行分析比较。 （3）设计过程中应画出双闭环调速系统的电路原理图及动态结构图
电流调节器设计举例
双闭环直流调速系统设计举例 例题２-1:某晶闸管供电得双闭环直流调速系统,整流装置采用三相桥式电路,基本 数据如下： 直流电动机： 22０V、1３6A、 14６0r ／mｉｎ, Ｃe=0、１32V﹒miｎ／ｒ,允许过载倍数λ=１、5。 晶闸管装置放大系数Ks =40。 电枢回路总电阻R＝0、5 时间常数 电流反馈系数β＝0、062V／Ａ（β≈１0Ｖ/1.5I N) 试按工程方法设计电流调节器,设计要求如下 要求稳态指标:电流无静差; 动态指标:电流超调量<5%。 双闭环直流调速系统结构图如下
双闭环直流调速系统电流环得设计 1.确定时间常数 (1)整流装置滞后时间常数Ｔs 。 -I dL U d0 U n + - - + - U i ACR 1/R T l s+1 R T m s U *i U c K s T s s+1 I d 1 C e + E β T 0i s+1 1 T 0i s+1 ASR 1 T 0n s+1 α T 0n s+1 U *n n
三相桥式电路得平均失控时间Ｔｓ=0、0０17s。 （2)电流滤波时间常数 三相桥式电路每个波头得时间就是3.33ms,为了基本滤平波头,应有(l~2)＝３.33ｍs, 因此取=2ms＝0、002s。 (3)电流环小时间常数;按小时间常数近似处理，取＝0、0037s。 2．选择电流调节器结构 根据设计要求：5%,而且 因此可按典型１型系统设计。电流调节器选用PI型,其传递函数为 3.选择电流调节器参数 AＣR超前时间常数：== 0、03ｓ。 电流环开环增益:要求５％时，应取
=0、5因此 于就是,ACR得比例系数为 4.校验近似条件 电流环截止频率s-1 （1）晶闸管装置传递函数近似条件 ﹤ 现在 = s－1> 满足近似条件 （2)忽略反电动势对电流环影响得条件:; 现在, = 满足近似条件。 (3)小时间常数近似处理条件: =
同步时序电路的设计步骤
同步时序电路的设计步骤 同步时序电路的设计步骤 同步时序电路的分析是根据给定的时序逻辑电路，求出能反映该电路功能的状态图。状态图清楚地表明了电路在不同的输入、输出原状态时，在时钟作用下次态状态的变化情况。同步时序电路的设计的设计是分析的反过程，其是根据给定的状态图或通过对设计要求的分析得到的状态图，设计出同步时序电路的过程。 这里主要讨论给定状态图的情况下的同步时序电路的设计，对于具体的要求得到状态图的过程一般是一个较复杂的问题，这是暂不讲。根据已知状态图设计同步时序电路的过程一般分为以下几步： 1.确定触发器的个数。首先根据状态的个数来确定所需要触发器的个数，如给定的状态个数为n，由应满足 n≤2K,K为实现这来状态所需要的触发器的个数。（实际使用时可能给定的状态中存在冗余项，这时一般还须对状态进行化简。） 2.列出状态转移真值表。根据状态列出状态转移真值表，也称状态表、状态转移表。 3.触发器选型。选择合适的触发器，通常可选的触发器有：JK-FF,D-FF,T-FF,一般使用较广的为JK-FF。根据状态图和给出的触发器的型号写出其输入方程，通常在写输入方程时须对其进行化简，以使电路更简单。 4.求出输出方程。根据状态表，求出输出逻辑函数Z的输出方程，还过有些电路没有独立的输出，这一步就省了。 5.画出逻辑图。根据输入方程、输出方程画出逻辑电路图。 6.讨论设计的电路能否自启动。在设计的电路中可能出现一些无关的状态，这些状态能否经过若干个时钟脉冲后进行有效的状态。 同步时序电路设计举例 例按下图状态图设计同步时序电路。 1.根据状态数确定触发器的数目：由状态图可以看出，其每个状态由两个状态，故可用两个触发器。其变量可 用Q 1,Q 表示； 2.根据状态图列出状态表：状态表的自变量为输入变量x和触发器当前状态Q 1 n,Q n，而应变量为触发器的次态 Q 1n+1Q n+1、及输出z，列表时将自变量的所有组合全部列出来，其中当Q 1 n Q n=01的状态为不出现，其输出可看作任意 项处理。
电流调节器设计举例样本
双闭环直流调速系统设计举例 例题2-1：某晶闸管供电双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，基本数据如下： 直流电动机： 220V、136A、1460r／min，Ce=0.132V﹒min／r，容许过载倍数λ=1.5。 晶闸管装置放大系数Ks =40。 电枢回路总电阻R＝0.5 时间常数 电流反馈系数β=0.062V／A（β≈10V/1.5I N） 试按工程办法设计电流调节器，设计规定如下 规定稳态指标：电流无静差； 动态指标：电流超调量＜5％。 双闭环直流调速系统构造图如下
双闭环直流调速系统电流环设计 1．拟定期间常数 (1)整流装置滞后时间常数Ts 。 三相桥式电路平均失控时间 T s =0.0017s 。 -I dL U U + - - + - U ACR 1/R T s+1 R T s U * U K T s+1 I 1 + E β T s+1 1 T s+1 ASR 1 T s+1 α T s+1 U * n
（2）电流滤波时间常数 三相桥式电路每个波头时间是3．33ms，为了基本滤平波头，应有（l～2）=3．33ms， 因而取=2ms＝0.002s。 （3）电流环小时间常数；按小时间常数近似解决，取＝0.0037s。2．选取电流调节器构造 依照设计规定：5％，并且 因而可按典型1型系统设计。电流调节器选用PI型，其传递函数为 3．选取电流调节器参数
ACR超前时间常数：== 0.03s。电流环开环增益：规定5％时，应取＝0.5因而 于是，ACR比例系数为 4．校验近似条件 电流环截止频率s-1（1）晶闸管装置传递函数近似条件﹤ 当前= s-1> 满足近似条件
钳形电流表使用方法
电流表： 电流表是指用来测量交、直流电路中电流的仪表。在电路图中，电流表的符号为"圈A"。电流值以“安”或“A"为标准单位。 电流表是根据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的。电流表内部有一永磁体，在极间产生磁场，在磁场中有一个线圈，线圈两端各有一个游丝弹簧，弹簧各连接电流表的一个接线柱，在弹簧与线圈间由一个转轴连接，在转轴相对于电流表的前端，有一个指针。当有电流通过时，电流沿弹簧、转轴通过磁场，电流切磁感线，所以受磁场力的作用，使线圈发生偏转，带动转轴、指针偏转。由于磁场力的大小随电流增大而增大，所以就可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小。这叫磁电式电流表，就是我们平时实验室里用的那种。在初中时期，所用电流表量程一般为0~0.6A和0~3A 钳形电流表: 钳形电流表是由电流互感器和电流表组合而成。电流互感器的铁芯在捏紧扳手时可以张开；被测电流所通过的导线可以不必切断就可穿过铁芯张开的缺口，当放开扳手后铁芯闭合。 用途： 通常用普通电流表测量电流时，需要将电路切断停机后才能将电流表接入进行测量，这是很麻烦的，有时正常运行的电动机不允许这样做。此时，使用钳形电流表就显得方便多了，可以在不切断电路的情况下来测量电流。 工作原理：
穿过铁心的被测电路导线就成为电流互感器的一次线圈，其中通过电流便在二次线圈中感应出电流。从而使二次线圈相连接的电流表便有指示-----测出被测线路的电流。钳形表可以通过转换开关的拨档，改换不同的量程。但拨档时不允许带电进行操作。钳形表一般准确度不高，通常为2.5～5级。为了使用方便，表内还有不同量程的转换开关供测不同等级电流以及测量电压的功能。 特点： 小巧轻便的钳形表。 40A/400A AC/DC 400V/600V AC,DC 电阻/蜂鸣功能。 自动关机功能。 数据保持功能。 最大显示4000计数。 自动回零功能。 设计符合国际安全规格IEC61010-1 CAT.III 300V 使用方法： 用钳形电流表检测电流时,一定要夹入一根被测导线(电线).夹入两根(平行线)则不能检测电流.另外,使用钳形电流表中心(铁心)检测时,检测误差小.在检查家电产品的耗电量时,使用线路分离器比较方便,有的线路分离器可将检测电流放大10倍,因此1A以下的电流可放大后再检测.用直流钳形电流表检测直流电流(DCA)时,如果电流的流
双闭环直流调速系统调节器设计教材
课程设计任务书 信息工程与自动化学院学院自动化专业10 年级 学生姓名：_11 _______ 课程设计题目：______ 双闭环直流调速系统调节器设计_________ 课程设计主要内容： 根据要求完成调节器的计算与工程设计，实现1、稳态：无静差；2、动态指标：电流超调<5%;转速超调<10%;、振荡次数N<2次。并绘制相关电路原理图。 电机参数及指标要求： 设计一个双闭环直流电动机调速系统，整流装置采用三相桥式电路， 电动机参数：U N=220V, P N=500Kw,l dN=760A,n N=375r/min,Ce=1.82V.min/r, 过载倍数入=1.5，整流装置放大系数Ks= 75,电枢回路总电阻R= 0.14 欧，时间常数TI=0.031s,Tm=0.112s,电流反馈滤波时间常数Toi=0.002s, 转速反馈滤波时间常数Ton二0.02s，要求实现稳态无静差，电流超调量。 i %< 5%,空载起动到额定转速时的转速超调量（T n%w 10%,取转速调节器和电流调节器的饱和值为12V,输出限幅值为10V,额定转速时转速给定 Un*10V。 设计指导教师（签字）：张寿明
教学基层组织负责人（签字）：__________________________ 2013年12月10日摘要：双闭环直流调速控制系统有较好性能，因而得到广泛应用。在实 际应用中，选定电动机后，其参数是不可变的，只能通过改变双闭环直流调速系统内环电流调节器和外环的转速调节器的参数来提高整个系统的性能。建立系统的数学模型，分别按 二阶最佳和三阶最佳设计方案，采用PI 控制算法，对电流调节器和转速调节器进行设计，对所建立的模型在Matlab6 ．5的环境下进行仿真，试验证明此设计是可行的。: 关键 字: 双闭环；直流调速系统；调节器 注：本系统设计由课本P95习题及运控大作业提供数据及初步模型
传动教材第2章转速电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法
第2章 转速、电流双闭环直流调速系统 和调节器的工程设计方法 2.1 转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性 采用PI 调节的单个转速闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求较高，单闭环系统就难以满足需要，这主要是因为在单闭环系统中不能控制电流和转矩的动态过程。电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，并不能很理想地控制电流的动态波形,图2-1a)。 在起动过程中，始终保持电流（转矩）为允许的最大值，使电力拖动系统以最大的加速度起动，到达稳态转速时，立即让电流降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这样的理想起动过程波形示于图2-1b 。 为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值dm I 的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。应该在起动过程中只有电流负反馈，没有转速负反馈，达到稳态转速后，又希望只要转速负反馈，不再让电流负反馈发挥作用。 2.1.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成 系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，如图2-2所示。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 。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。 转速和电流两个调节器一般都采用PI 调节器，图2-3。两个调节器的输出都是带限幅 + TG n ASR ACR U *n + - U n U i U * i + - U c TA M + - U d I d UPE - M T 图2-2 转速、电流双闭环直流调速系统结构 ASR —转速调节器 ACR —电流调节器 TG —测速发电机 TA —电流互感器 UPE —电力电子变换器 内外 n i
电流环设计
（1）确定时间常数 1）整流装置滞后时间常数s T 。按表2-2，三相桥式电路的平均失控时间s T =0.0017s 。 2）电流滤波时间常数oi T 。三相桥式电路每个波头的时间是3.3ms ，为了基本滤平波头，应有（1~2）oi T =3.33ms ，因此取oi T =2ms=0.002s 。 3）电流环小时间常数之和i T ∑。按小时间常数近似出黎，取∑i T =s T +oi T =0.0037s 。 （2）选择电流调节器结构 根据设计要求i σ≤5%，并保证稳态电流误差，可按典型Ⅰ型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI 型电流调节器，其传递函数见式(3-48)。 检查对电源电压的抗扰性能：i l T T ∑≈0.0037 0.03≈8.11，参看表3-2的典型Ⅰ型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的。 （3）计算电流调节器参数 电流调节器超前时间常数：s T l 03.0i ==τ。 电流环开环增益：要求i σ≤5%是，按表3-1，应取i I T K ∑=0.5，因此 1-i I 135.10.0037 0.5T 0.5K s ≈== ∑ 于是，ACR 的比例系数为 1.5350.044 360.60.03135.1K R K K s i I i ≈???== βτ （4）校验近似条件 电流环截止频率：-1I ci 135.1s K ==ω 1）校验晶闸管整流装置传递函数的近似条件 ci ω>≈?=1-1-s 196.1s s 0.0017313T 1 满足近似条件 2）校验忽略反电动势变化对电流环动态影像的条件 ci l m s s T ω<≈??=--1136.9203 .022.013T 13 满足近似条件
单元15-时序逻辑电路
第十六单元时序逻辑电路 （8学时——第49～56学时） 主要容：时序逻辑电路的分析与设计 教学重点：时序逻辑电路的分析与设计方法 教学难点：时序逻辑电路的设计 教学方法：启发式教学、探究式教学 教学手段：实验、理论、实际应用相结合 第一部分知识点 一、时序电路概述 时序电路的状态及输出是与时间顺序有关的，由组合电路和存储电路（多为触发器）组成，1、特点 任意时刻的输出，不仅与该时刻的输入有关、还与电路原来的状态有关。 2、分类 按逻辑功能分为计数器、寄存器等，按触发器工作分为同步电路和异步电路，按电路输出信号特性分为Mealy型（输出与输入及电路现态有关）和Moore型（输出仅与电路现态有关）电路。 二、时序电路的分析 1、分析步骤 （1）写出电路的时钟方程（各触发器的CP表达式）、输出方程（各输出端表达式）及驱动方程（各触发器的触发信号表达式）。 （2）求出电路的状态方程（各触发器的状态表达式） （3）计算得出电路工作状态表 （4）画状态图及时序图 （5）分析电路功能 2、分析举例 分析时序电路
（1）时钟方程CP0=CP1=CP2=CP 输出方程n n n Q Q Q Y 1 2 = 驱动方程n Q J 2 =、n Q K 2 =，n Q J 1 =、n Q K 1 =，n Q J 1 2 =、n Q K 1 2 =（2）状态方程 将J、K代入JK触发器特征方程n n n Q K Q J Q+ = +1得各触发器状态方程： n n Q Q 2 1 = +、n n Q Q 1 1 = +、n n Q Q 1 1 2 = + （3）计算得到状态表 现态次态输出 n Q 2 n Q 1 n Q 1 2 | n Q+1 1 + n Q1 + n Q Y 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 （4）画状态图及时序图 （5）逻辑功能 这是一个有六个工作状态的同步工作电路，属Moore型电路。 （6）有效态和无效态
电压调节器设计
基于PWM控制的交流发电机电压调节器 摘要：本文介绍了基于SG3525 PWM控制器的交流发电机电压调节器的硬件电 路。较为详细地分析了通过检测交流发电机的输出平均电压来改变输出PWM波 的占空比，进而控制电机励磁绕组产生合适的励磁电流来使输出电压稳定于规定 的水平。 关键词：电压调节器；PWM Alternator voltage regulator based on the PWM Controller Abstracts：This article introduces the design of hardware of the alternator voltage regulator system based on the SG3525 PWM controller for synchronous machines. Detailed analysis of how to change the average duty cycle of the PWM wave by detecting the average output voltage of the alternator, and thus control the motor field winding to generating the appropriate excitation current,so that the output voltage is stabilized at the required level. Key words: Voltage regulator; PWM 前言： 电压调节电路是航空发电机Array的重要组成部分。其基本组成有 电压检测、比较、放大与执行和 控制几个环节，如图1所示。本 文的交流发电机调压系统是以 SG3525芯片为核心的。交流发电 机的输出平均电压经电压采样电 路反馈到SG3525的1脚，即误差 放大器的反相端。当输出电压有 波动时，误差放大器会放大误差， 后续电路将会自动调节其输出 图1 电压调节器方块图 PWM波的占空比，进而使功率驱 动电路的输出波形的导通时间改变，从而调节了发电机的励磁电流，使其输出电压回复为正常值。 1 输出电压检测电路 本调节器输出电压的检测采用 平均电压检测，如图2所示。电压 Ud由三相电压经变压整流后取得， 其平均值取决于三个线电压的大 小。 图2 平均电压检测电路
FLUKE335钳形电流表使用方法
FLUKE335型钳形电流表使用方法 1、钳形电流表介绍及工作原理 钳形电流表简称钳形表。其工作部分主要由一只电流表和穿心式电流互感器组成。穿心式电流互感器铁心制成活动开口，且成钳形，故名钳形电流表。是一种不需断开电路就可直接测电路交流电流的携带式仪表，在电气检修中使用非常方便，应用相当广泛。钳形电流表的原理是建立在电流互感器工作原理的一种不需断开电路就可直接测电路交流电流的携带式仪表，基础上的，当放松扳手铁心闭合后，根据互感器的原理而在其二次绕组上产生感应电流，从而指示出被测电流的数值。当握紧钳形电流表扳手时，电流互感器的铁心可以张开，被测电流的导线进入钳口内部作为电流互感器的一次绕组。钳形电流表外观结构如图1所示。
图1 2、钳型电流表使用注意事项 ①首先检查其外观绝缘是否良好，有无破损，钳口有无锈蚀等。 ②钳形表每次只能测量一相导线的电流，被测导线应尽量置于钳形窗口中央，不可以将多相导线都夹入窗口测量。 ③被测电路电压不能超过钳形表上所标明的数值，否则容易造成接地事故，或者引起触电危险。 ④如果测量大电流后立即测小电流，应开合铁芯数次，以消除铁芯中的剩磁，减小误差。 ⑤钳形电流表与普通电流表不同，它由电流互感器和电流表组成。可在不
断开电路的情况下测量负荷电流。但只限于在被测线路电压不超过600V的情况下使用。 ⑥应在无雷雨和干燥的天气下使用钳形表进行测量，可由两人进行，一人操作一人监护。测量时应注意佩戴个人防护用品，注意人体与带电部分保持足够的安全距离。 ⑦钳形表不能测量裸导线电流，以防触电和短路。 3、如何使用FLUKE335型钳形电流表 ①正确选择钳形表的档位，如图所示，选择交流电流档，如图2所示； 图2
Moore型同步时序逻辑电路的设计与分析
实验九Moore型同步时序逻辑电路的分析与设计 22920132203686 薛清文周2下午实验 一．实验目的： 1.同步时序逻辑电路的分析与设计方法 2.D，JK触发器的特性机器检测方法。 2.掌握时序逻辑电路的测试方法。 3.了解时序电路自启动设计方法。 4.了解同步时序电路状态编码对电路优化作用。 二．实验原理： 二、 1.Moore同步时序逻辑电路的分析方法： 时序逻辑电路的分析，按照电路图（逻辑图），选择芯片，根据芯片管脚，在逻辑图上标明管脚号；搭接电路后，根据电路要求输入时钟信号（单脉冲信号或连续脉冲信号），求出电路的状态转换图或时序图（工作波形），从中分析出电路的功能。 2.Moore同步时序逻辑电路的设计方法： （1）分析题意，求出状态转换图。 （2）状态分析化简：确定等价状态，电路中的等价状态可合并为一个状态。（3）重新确定电路状态数N，求出触发器数n，触发器数按下列公式求：2n-1 一：电流环参数的调节 1：PMSM传动控制系统中，电机运行速度范围很宽，电流频率范围从零到上百赫兹，要在这么宽的频率范围内准确地检测电机电流，常选用霍尔元件实现电机电流的检测。 霍尔检测方法优点：动态响应好，信号传输线性及频带范围宽等优点。 为保证电机对称运行，电流三相各反馈信道的反馈系数必须相等，这就要精心选择调理电路组件，仔细调整反馈回路参数。信号调理电路使用模拟放大器时，放大器的零漂是影响电机低速运行性能的主要因素，要仔细调整放大器，将零点漂移控制在10mv以内。 2：PMSM调速系统需要电机有很宽的调速范围，达到10^4：1以上，要在这么宽的速度范围内检测出电机的速度，以实现调速系统的控制确实是个很重要的问题。尽管T法在低速时有很好的测速精度，但研究调速系统控制的论文极少见使用(T或M/T)法测速的，基本上都是采用M法测速。实际上，当电机处于极低转速时，电机能否稳定运行不仅仅取决于位置传感器及其所送来的脉冲信号，还有速度调节器的作用，以及电流环与电机转子惯性环节的影响，所以，M法仍可用于低速范围内电机速度的检测与反馈。 3：电流调节器参数对电流环的动态响应具有决定性影响。 电流调节器比例系数越大，电流阶跃跟踪响应速度越快，响应的超调越大，振荡次数越多。电流调节器的积分系数越大，电流阶跃跟踪响应的稳态误差越小，但太大会引起电流环振荡。 PMSM调速控制系统的电流环控制对象为PWM逆变器、电机电枢绕组、电流检测环节组成。在实际系统运行过程中，电流环的相应受电机反电势的影响，电流环动态响应不好，为提高永磁同步电机调速系统电流环动态响应性能，抑制反电动势对电流环的影响，在实际系统电流调节器制作时，比例和积分系数均做了调整，增大比例系数，减小积分时间常数。 电流环响应若不加微分负反馈环节，电流环动态响应将会出现振荡与超调。然而实际应用中，通常不加微分反馈环节，因为微分极易引起系统的振荡。而且按照电流环I型系统的校正原则，采用PI控制才能实现电流环系统的稳定性和高动态响应。 二、速度环参数的调节 采用II型系统设计的速度环，实际应用中，在速度阶跃过程中，速度调节器会出现饱和，系统的实际运行情况和设计时所采用的线性对象具有很大的差别，调节器设计时的初始条件和实际系统退饱和后调节器参与调节时的初始条件有很大差别。因此按照II型系统设计的速度环需要作很大的调整才能满足实际系统的需要。但该设计方法关于调节器的形式选择仍然适用。 从自动控制原理可知，调速控制系统的速度超调是使用PI调节器并要求有快速响应的必然结果，原因是速度调节器要退出饱和，参与调解。 随着速度调节器输出限幅的增加，速度响应加快，到达指定速度时的振荡程度增加。输出限幅数值决定电机在动态过程中加速力矩的大小，影响电机在加减速过程中的加速度，影响调速系统的速度响应过程。输出限幅值要合理设置，应该充分利用电机的过载能力，以提高调速控制系统的速度响应性能。同时，在调速控制系统中可设置速度微分负反馈（肖老师建议速度环一般不要加前馈），可以 第二章转速、电流双闭环直流调速系统和调节器 的工程设计方法 内容提要： 转速、电流双闭环控制的直流调速系统是应用最广性能很好的直流调速系统。本章着重阐明其控制规律、性能特点和设计方法，是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础。我们将重点学习： ●转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性 ●双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析 ●调节器的工程设计方法 ●按工程设计方法设计双闭环系统的调节器 ●弱磁控制的直流调速系统 2.1 转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性 问题的提出： 第1章中表明，采用转速负反馈和PI调节器的单闭环直流调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如：要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足需要。 1. 主要原因 是因为在单闭环系统中不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。在单闭环直流调速系统中，电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的，但它只能在超过临界电流值 Idcr 以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想地控制电流的动态波形。 2．理想的启动过程 a) 带电流截止负反馈的单闭环调速系统 b) 理想的快速起动过程 2-1 直 流调速系统起动过程的电流和转速波形 性能比较： 带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统起动过程如图所示，起动电流达到最大值Idm 后，受电流负反馈的作用降低下来，电机的电磁转矩也随之减小，加速过程延长。理想起动过程波形如图所示，这时，起动电流呈方形波，转速按线性增长。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得的最快的起动过程。 3. 解决思路 为了实现在允许条件下的最快起动，关键是要获得一段使电流保持为最大值Idm的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用 双环反馈控制的 SPWM 逆变电源中电流环的设计 陈元娣,朱忠尼,林 洁 (空军雷达学院电子对抗系, 武汉 430019 摘要:针对目前电流环的设计方法不明确的问题, 通过建立 DC/AC系统的动态模型并对该模型进行理 论上的推导和分析得出了电流环的设计方法. 该方法在系统参数不完全明确的情况下, 电流内环尽量采取 PI 调节器, 将使系统的稳定性更好, 参数调整比较方便, 能满足一定的带宽和动态特性. 通过仿真实验验证了理论推导的正确性. 关键词:逆变器 ; 双环反馈 ; 电流环中图分类号:TM464 文献标识码:A 近年来, SPWM 正弦波逆变器的反馈控制技术发生 2个较大变化, ①单环控制变为多环控制, ②有效值恒定反馈变为“瞬时” 值反馈, 目的是为了提高系统的动态响应速度和改善并控制在任意负载, 特别是非线性负载下的输出波形 . 对于双环 系统, 一般采取电压外环, 电流内环的设计. 电压环的作用是跟踪和稳定输出电压,它的设计大多采取 PI 调节器模式. 电流环的作用是使逆变器的动态响应加快, 负载适应能力加强, 并具有输出电流限制能力, 可提高系统的可靠性, 因此, 电流环的设计是双环反馈控制的关键技术之一.对于电流环的设计, 常见有 P 和 PI 2种设计方法 , 在实际应用中到底选哪种方法合适,目前还没有成熟的结论. 本文通过建立 DC/AC系统的动态模型, 对该模型进行理论上的简化和特性分析.理论分析表 明:在系统参数不完全明确的情况下, 电流内环尽量采取 PI 调节器; 当系统参数基本明确或系统的惯性较小 (如大功率逆变器情况下, 可以考虑采取 P 调节器, 可以降低系统的调节难度, 提高系统的响应速度.通过对实际系统的仿真验证了本文结论的正确性. 1系统动态模型的简化设计原则 图 1是 SPWM 正弦波逆变器的功率电路原理 框图. 图 2是其等效模型, 图中 T 1=L /r 为滤波器电感的时间常数, r 为滤波电感直流电阻, T 为电压检测电路 的延迟时间常数, LT 为电流环, SPWM 控制器加逆 变器的等效模型为 G 1= K PWM U ab s Ls +r s s 电流环PID 调节器设计大致流程 以下设计过程主要参考文献[1]，首先给出永磁同步电机参数表如下： 电机的反电势会使电流输出与给定存在偏差，但低速时反电势较小，可通过调节器的控制消除， 因此设计时可忽略不计。电流环传函结构图如图1所示，其中，v K 是逆变器电压放大倍数，表示逆变器直流侧电压与三角载波电压幅值之比，v τ是逆变器时间常数，与开关频率有关，s R 是电枢绕组电阻，q L 是交轴电感，β 是反馈系数， oi T 是反馈滤波时间常 数，ACR G 是电流调节器传递函数。 图1 未加校正时的电流环开环传函如下: (1)()(1)v iob v q s oi K G S L S R T S βτ= +++ （1） 式中: v τ、oi T 是小时间常数， 因此可将控制对象等效: ()[()1] v iob q s v oi K G L S R T S βτ=+++ （2） 电流调节器可选用 PI 调节器进行设计: 1p i ACR i K K S G K S += （3） 用 PI 调节器的零点来抵消控制对象的大时间常数极点， 如下: 11q p i s L K K S S R += + （4） 得到电流环的开环传递函数: [()1]*v ik i oi v s K G K S T S R βτ=++ （5） 系统要求电流环具有较快的响应速度， 同时超调又不可过大， 因此令: ()0.5v oi v i s K T K R βτ+= （6） 设定逆变器开关频率为f=18kHz ，于是逆变器时间常数155.6v us f τ==，将15.5dc v s U K U ==、0.6β=、 0.11ms oi T =和表1的电机参数代入到式（4）、式（6）中，得 6.5p K =，0.0022i K =。 加入 PI 调节器之前的系统开环幅相频率特性曲线如图2 所示， 系统明显不稳定; 加入 PI 调节器后得到的系统开环的幅相频率特性曲线如图 3 所示， 可见所设计的电流环是稳定的， 且有 45°左右的相角裕度。 图2 原系统幅相频率特性曲线 图3 补偿后电流环幅相频率特性曲线 参考文献： [1]刘军，敖然，韩海云，秦海鹏，朱德明．永磁同步电动机伺服系统电流环优化设计［J ］． 微特电机，2012，40（6）:17-20． [2]熊小娟，韩亚荣，邱鑫．永磁同步电机伺服系统电流环设计及性能分析［J ］． 科技传播，2010，5（上）:62-63． [3]陈荣，邓智泉，严仰光．永磁同步服系统电流环的设计［J ］． 南京航空航天大学学报，2004，36（2）:220-225． 时序逻辑电路分析例题 1、分析下图时序逻辑电路。 解: 1、列出驱动方程:111==K J 1//122Q A AQ K J +== 2、列出状态方程: 将驱动方程代入JK 触发器的特性方程Q K JQ Q //*+=得: /1*1Q Q = 212/1//21//2/1*2Q AQ Q Q A Q Q A Q AQ Q +++= 3、列出输出方程: 21//2/1Q Q A Q AQ Y += 4、列出状态转换表: (1)当A=1时: 根据:/1*1Q Q =;21/2/1*2Q Q Q Q Q +=;/2/1Q Q Y =得: (2)当A=0时: 根据:/1*1Q Q =;2/1/21*2 Q Q Q Q Q +=;21Q Q Y =得 : 5、画状态转换图: 6、说明电路实现的逻辑功能: 此电路就是一个可逆4进制(二位二进制)计数器,CLK 就是计数脉冲输入端,A 就是加减控制端,Y 就是进位与借位输出端。当控制输入端A 为低电平0时,对输入的脉冲进行加法计数,计满4个脉冲,Y 输出端输出一个高电平进位信号。当控制输入端A 为高电平1时,对输入的脉冲进行减法计数,计满4个脉冲,Y 输出端输出一个高电平借位信号。 2、如图所示时序逻辑电路,试写出驱动方程、状态方程,画出状态图,说明该电路的功能。 解:驱动方程 ?? ?=⊕=1010K Q X J n ???=⊕=11 1K Q X J n 状态方程 ()()n n n n n n n n n n n n n n Q XQ Q Q X Q Q X Q Q Q X Q Q X Q Q X Q 0 1 1 1 1 010110 11+=⊕=+=⊕=++ 1J 1K C1 1J 1K C1 1 Q 0 Q CP X Z =1 =1 =1 & FF 1 FF 0 1 1 控制电路设计 一、电流环的设计 电流环的设计核心是控制主电路上电感电流的平均值，使它处于稳定状态，根据主电路与设计思路得电流控制环的系统框图如下： IL 其中Vcv 为电压环的输出电压（即系统的参考电压），Vs 为锯齿波的幅值，IL 为电感上的电流，K1为采样的放大倍数。设置PI 为单零点—单极点补偿网络。如下图所示： 因为系统的开关频率为100KHZ ，为了避免开关频率对控制环路的影响，穿越频率fci 必须远远小于开关频率，当然为了对系统动态响应的速度，我们希望fci 越大越好，在一般的开关电源中，fci 都小于开关频率的1/10，此处我们设置为开关频率的1/10，即10KHZ 。补偿网络的传递函数为：211111 ()R C S G s R C S += , 由系统框图可以得系统的开环传递函数为：21211(1)11 ()1S R C S G S K R C S V SL += ， 式中：Vs=5V ；L=15uH; K1=1/100; S=jw;代入上式，当fci=10KHz 时，2()G S =1，令补偿零点角频率1211w R C = 在fci/2处，即121 1 w R C ==5KHz ，经计算得11R C =62.710-?,21R C =4210-?,所以 2 1 R R =74，令1R =1K ，得2R =74K ，1C =2.7 nf, 代入得开环传递函数为： 224 5000 ()/10 S G S S -+=，经MATLAB 画出BODE 图如下： 从上图可以看出，在(1/2)fci 频率处，开环传递函数的斜率由-40dB 变成-20dB ，可以达到较快的动态响应，由于传递函数以-20dB 的斜率穿越0dB 线，也可以获得足够的相位裕量（64度）。同时由于从0Hz~(1/2)fci 之间，开环传递函数以-40dB 斜率衰减，可以获得很高的静态增益，从而使得静态误差非常的小。根据乃奎斯特环路稳定性判据，系统是稳定的，设计也合理。 二、电压环的设计 在电压环的设计中，电流环可视为控制对象的一个环节，因此先得求取电流控制环的闭环传递函数，由前面的电流控制环的开环传递 万用表是用来测量交直流电压、电阻、直流电流等的仪表。是电工和无线电制作的必备工具。 初看起来万用表很复杂，实际上它是由电流表(俗称表头)、刻度盘、量程选择开关、表笔等组成。使用时如果把量程选择开关指向直流电流范围时，电流表M 并接一些分流电阻来实现扩大量程之目的，使它成为一个具有几个大小不同量程的电流表。测量结果要看刻度盘上直流电流刻度来读数。通常刻度盘上第二行为电流刻度。同样，如果量程选择开关指向直流电压范围时，表头串接另外一些电阻(用串联电阻分压的原理，使它成为一个多程量的电压表)。读数要看刻度盘上直流电压刻度。大多数的万用表电压和电流合用一刻度。如果在测量直流电压的电路中接入一个整流器，便可测交流电压了。测电阻的原理与测直流电压相仿，只是测试时还须加一组电池。选择开关指向电阻范围时，刻度盘上找第一行电阻专用刻度读数即可。 万用表的型号很多，但其基本使用方法是相同的。现以MF30型万用表为例，介绍它的使用方法。使用前的准备第一，使用万用表之前，必须熟悉量程选择开关的作用。明确要测什么?怎样去测?然后将量程选择开关拨在需要测试档的位置。切不可弄错档位。例如：测量电压时误将选择开关拨在电流或电阻档时，容易把表头烧坏。第二，使用前观察一下表针是否指在零位。如果不指零位，可用螺丝刀调节表头上机械调零螺丝，使表针回零(一般不必每次都调)。红表笔要插入正极插口，黑表笔要插入负极插口。 电压的测量将量程选择开关的尖头对准标有V的五档范围内。若是测交流电压则应指向V处。依此类推，如果要改测电阻，开关应指向Ω档范围。测电流应指向mA或UA。测量电压时，要把电表表笔并接在被测电路上。根据被测电路的大约数值，选择一个合适的量程位置。干电池每节最大值为1．5V，所以可放在5V量程档。这时在面板上表针满刻度读数的500应作5来读数。即缩小100倍。如果表针指在300刻度处，则读为3V。注意量程开关尖头所指数值即为表头上表针满刻度读数的对应值，读表时只要据此折算，即可读出实值。除了电阻档外，量程开关所有档均按此方法读测量结果。在实际测量中，遇到不能确定被测电压的大约数值时，可以把开关先拨到最大量程档，再逐档减小量程到合适的位置。测量直流电压时应注意正、负极性，若表笔接反了，表针会反打。如果不知遭电路正负极性，可以把万田表量程放在最大档，在被测电路上很快试一下，看笔针怎么偏转，就可以判断出正、负极性， 测220V交流电。把量程开关拨到交流500V档。这时满刻度为500V，读数按照刻度1:1来读。将两表笔插入供电插座内，表针所指刻度处即为测得的电压值。测量交流电压时，表笔没有正负之分。 指针表和数字表的选用： 1、指针表读取精度较差，但指针摆动的过程比较直观，其摆动速度幅度有时也能比较客观地反映了被测量的大小（比如测电视机数据总线（SDL）在传送数据时的轻微抖动）；数字表读数直观，但数字变化的过程看起来很杂乱，不太容易观看。 2、指针表内一般有两块电池，一块低电压的1.5V，一块是高电压的9V或15V，其黑表笔相对红表笔来说是正端。数字表则常用一块6V或9V的电池。在电阻PMSM电流环速度环位置环设计与实现中的心得体会
《电力拖动自动控制系统》-第二章转速、电流双闭环直流调速系统和调节器的工程设计方法
双环反馈控制的SPWM逆变电源中电流环的设计(精)
电流环调节器设计过程
时序逻辑电路分析举例
电压环与电流环设计
多功能电表的使用方法