转速、电流双闭环调速系统

潘晓强实训报告

题目一：在一个由晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电

动机的额定数据为：P N = 60KW, U N = 220V, I N = 300A,珈=1000 r/min，电

动势系数C e=0.18V.min/r，主回路电阻R = 0.15“，触发整流环节的放大倍数心 =35,等效惯性时间常数T S=0.00333S。电磁时间常数T = 0.012s,机电时间常数T m= 0.12s,电流反馈滤波时间常数T oi = 0.02S，转速反馈滤波时间常数T o n= 0.015so额定转色时的给定电压（U；）N "0V，调节器ASR, ACR饱和输出电压U：=10V，U cm =8V o 系统的静、动态指标为：稳态无静差，调速范围D=10,电流超调量「乞5%，空载启动到额定转速时的转速超调量< 10% o

任务：

1）用工程设计方法，设计双闭环调速系统的电流和转速调节器，相应的调节器放大电路，并进行频率校验。

2）用Simulink进行双闭环系统性能验证。

解：

1. 电流调节器参数设计

电流反馈系数：

* *

，Uim= U im = 10 = 0.03(V A) I dm 1.1I N 330

转速反馈系数：

*

U nm 10cc八#・』、

0.01(V.min r) n N 1000

电流环的小时间常数为：

T=j =T S T oi=0.00533S

电流调节器超前时间常数：

i 二T| 二0.012S

电流环开环增益：要求 .乞5%时，要表3-1，应取心乃=0.5，因此

于是，ACR的比例系数:K I

0.5

T i

0.5

0.0053

94S4

检验近似条件：电流环截止频率■-ci =K I =94s J

1）检验晶闸管整流装置传递函数的近似条件

101.1001 _・‘ci 满足近似条件 3 0.00333

2）检验忽略反电动势变化时对电流环动态影响的条件

3

1

3 1

79.06 -・ci 满足近似条件

\硏 Y 0.12x0.012

3）检验电流环小时间常数近似处理条件

3 T s T oi 4

0.00333 0.002 "

80.775

ci

满足近似条件

取运算放大器R c =40k"，各电阻和电容值计算如下：

R =KjR 0 =0.16M40k0 =6.4k0 取

6.4k°

按上述参数，电流环可以达到动态跟随性能指标为

5 =4.3%乞5%，满足设计要求

2. 转速调节器参数设计

K i

94

°.°12 °.乞0.16 35 0.03

1

3T S

C i =

0.012

6400

= 1.87」F 取「WF C oi

4T oi

3°!=0.2牛取o.^F

40 10 ■ ■

放大电路如图所示:

一恥

-o

6

0.03°3 0.18 0.12 ,10.125

2 5 0.01 0.15 0.0256

检验近似条件：截止频率:

cn

二 K N n =183.1 0.128= 23.38s -1

1） 电流环传递函数简化条件：

1 K I

J 、 94 Ba?「，cn 满足简化条件

3\ D 3 . 0.0053

2） 转速环小时间常数近似处理条件：

—f K Z

x 1—94 — 26.38 a % 满足近似条件 3 \ T °n

3 . 0.015

计算调节器的电阻和电容,取&二40K 1 ,则

R n 二 Knf =10.125 40k 」=405k 「取400K"

放大电路如图: 转速环小时间常数:

T F

T on =0.0106 0.015 = 0.0256s

K |

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

W n s 二

Kn ns 1

“s

计算转速调节器参数: 常数为：

按跟随和抗扰都较好的原则，取 h=5,则ASR 的超前时间

-n = hT n = 5 0.0256 = 0.128s

转速环开环增益:

K N 二債 空「183.1s

， 2『T ： 2 52 0.02562

ASR 的比例系数为:

K n

h 1 GT m 2h_：RT n

h=5, ,1.1 查表3-5 得，Cmax c=81.2% ,

300 0.15

0.18 O.。256

1000 0.12

用Simulink进行双闭环系统性能验证:

ASR:

ten as<

-------- Out1 ■__ urationl S UR[

Resdv iOO%odelSs

1

dL

I dN

150

300

=0.5

3）校验转速超调量,

:5.18% ::: 10%

◎亠=2 81.2% 0.6

n T m

满足设计要求

"1