过程控制系统课程实习
直流双闭环调速系统设计
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目 录
1、绪论………………………………………………………………….3 2、设计方案论证…………………………………………………….....4 3、系统仿真…………………………………………………………….8 4、心得体会…………………………………………………………….10 5、参考文献…………………………………………………………….10
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1.绪论
对于一般的调速系统来说，采用PI调节器的单闭环直流调速系统（单闭环系统）可一以在保证系统稳定的前提下实现转速无净差。但是如果对系统的动态性能要求较高，例如要
要求快速起动、制动，突加负载动态速降小等等。此时仅凭单闭环系统已经很难满足要求。这主要是因为单闭环系统不能随心所欲地控制电流和转矩的动态过程。
为了能很好地解决这个问题，我们引入了转速、电流双闭环直流调速系统组成的双闭环直流调速系统。在系统中分别设置两个调节器，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。两者之间实行嵌套（或者称为串级）联接。如图1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，称为内环；转速环在外边，称为外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。双闭环直流调速系统的原理图如图1。
Ui U*n + - Un UASR *i TA V ACR Uc L + - Id + UPUd - M n TTG M - 图1 转速、电流双闭环直流调速系统电气原理图
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2.设计方案论证
2.1设计目的：
熟悉直流双闭环调速系统设计过程，掌握ASR、ACR的工程设计方法。深入掌握其启动快速性及系统良好的抗干扰性等优点。
2.2设计内容及要求：
2.2.1 系统采用三相桥式晶闸管整流装置，各环节参数如下：
① 直流电动机：Un?220V，In?13.6A，nn?1480r/min，Ce?0.131Vr?min，
允许过载倍数??1.5。 ② 晶闸管装置：Ks?76。 ③ 电枢回路总电阻：R?6.58?。 ④ 时间常数：T1?0.018s，Tm?0.25s。
⑤ 反馈系数：??0.00337Vr?min，??0.4V/A。 ⑥ 反馈滤波时间常数：?oi?0.005s，?on?0.005s。
⑦ ASR、ACR均采用PI调节器，电流环按照典型Ⅰ型系统设计，转速环按照
典型Ⅱ型系统设计。 2.2.2 设计要求：
静态指标：要求无静差；
动态指标：电流超调量?i%?5%，转速超调量?n%?10%。 2.3.具体设计方法
系统无净差则ess=0，因此选用I型系统，采用双闭环直流调速系统，先设计电流环，再设计转速环。
参考双闭环的结构图和一些电力电子的知识，可以得到双闭环系统的动态结构图如图2所示。
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图2 双闭环直流调速系统动态结构图
2.3.1 电流环的设计 1. 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)电流滤波时间常数Toi。Toi=0.005s
(3)电流环小时间常数之和T?i。按小时间常数近似处理，取
T?i=Ts+Toi=0.0067s。 2. 选择电流调节器的结构
根据设计要求?i?5%，并保证稳态电流无静差，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型调节器，其传递函数为
WACR(s)?Ki(?is?1)
?is式中 Ki------电流调节器的比例系数；
?i-------电流调节器的超前时间常数。
3. 计算电流调节器的参数
电流调节器超前时间常数： ?i?Tl?0.018S电流开环增益：要求?i?5%时，取KIT?i?0.5，
0.50.5因此 KI???74.6s?1T?i0.0067s
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