沈阳理工大学课程设计
Wcli(s)?近似条件:
Wcn?
Id(s)U(s)*i Id(s)U(s)*i?Wcli(s)?1???11 ?32T?i5T?i2T?is?1
如图3-6所示，为转速调节器的结构图。
图3-6 转速调节器的结构图
速度调节器采用电路运算放大器，它具有两个输入端，同相输入端和倒相输入端，其输出电压与两个输入端电压之差成正比。电路运算放大器具有开环放大倍数大，零点漂移小，线性度好，输入电流极小，输出阻抗小等优点，可以构成理想的调节器。由二极管VD4，VD5和电位器RP2，RP3组成正负限幅可调的限幅电路。由Cn，Rn组成反馈
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微分校正网络，有助于抑制振荡，减少超调，R15，C1组成速度环串联校正网络。场效应管V5为零速封锁电路，当4端为0V时VD5导通，将调节器反馈网络短接而封锁，4端为-15V时，VD5夹断，调节器投入工作。RP1为放大系数调节电位器。
元件RP1，RP2，RP3均安装在面板上。电容C1两端在面板上装有接线柱，电容C2两端也装有接线柱，可根据需要外接电容。
电流环经简化后可视作转速环的一个环节，为此其闭环传递函数为：
KII(s)s(T?is?1)1Wcli(s)??d??
KT1Ui(s)?I?i21?s?s?1s(T?is?1)KIKI忽略高次项，Wcli(s)可降阶近似为：
Wcli(s)?11s?1KI
接入转速环内，电流环等效环节的输入量应为Ui?(s)，因此电流环在转速环中应等效为：
1Id(s)Wcli(s)??? ?1?Ui(s)s?1KI电流环等效时间常数：
1?2T?i?2?0.0037s?0.0074s KI转速滤波时间常数：Ton?0.01s
转速环小时间常数：按小时间常数近似处理，取
T?n?1?Ton?0.0074s?0.01s?0.0174s KI?Unm10V电压反馈系数：????0.00625V?minr
nN1500rmin?采用含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI型转速调节器。Un为转速给定电压，??n为转速负反馈电压，调节器的输出是电流调节器的给定电压Ui?。
按设计要求，选用PI调节器，其传递函数为：
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WASR(s)?Kn(?ns?1)
?ns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?5?0.0174?0.087s
转速开环增益为：
KN?h?16??396.4s?2 22222hT?n2?5?0.0174于是，ASR的比例系数为：
Kn?(h?1)?CeTm6?3.0?0.044?0.12??1.665
2h?RT?n2?5?0.00625?52.5?0.0174转速环截止频率为：
?cn?KN?KN?n?396.4?0.087?34.5s?1 ?1电流环传递函数简化条件为：
1KI1135.14?1?s?63.7s?1??cn，满足近似条件。 3T?i30.0037转速环小时间常数近似处理条件为：
1KI1135.14?1?s?35.37s?1??cn，满足近似条件。
3Ton30.012按所用运算放大器取R0?40k?，则
Rn?KnR0?1.665?40k??66.6k?，取66.6kΩ
Cn??nRn?0.087F?1.3182?F，取1.3?F
66?103Con?4Ton4?0.01?F?1.2?10?6F?1?F，取1?F 3R040?10按退饱和超调量的计算方法计算调速系统空载启动到额定转速时的转速超调量：
?Cmax?nT)(??z)*N?nCbnTm1.1?52.50.0174?2?0.812?1.5?0.12??9.0%?15000.044?n?2(
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4 系统调试
4.1 系统结构框图
图4-1系统结构框图
4.2 系统单元调试
4.2.1 基本调速
①速度调节器(ASR)和电流调节器(ACR)的调零
把调节器的输入端1、2、3全部接地，4、5之间接50K电阻，调节电位器RP3，使7端输出绝对值小于1mv。
②速度调节器(ASR)和电流调节器(ACR)的输出限幅值的整定
在调节器的3个输入中的其中任一个输入接给定，在4.、5之间接50K电阻、1uF电容，调节给定电位器，使调节器的输入为-1V，调节电位器RP1，使调节器的输出7为+4V（输出正限幅值）；同样把给定调节为+1V，调节RP2，把负限幅值调节为-4V。
③零速度封锁器（DZS）观测
首先把零速封锁器的输入悬空，开关S1拨至“封锁”状态，输出接速度或者电流调节器的零速封锁端6，无论调节器的输入如何调节，输出7始终为零。把面板上的给定输出接至零速封锁单元其中一路，另一路悬空，增大给定，测量零速封锁单元输出端
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3：给定的绝对值大于0.26V左右时，封锁端3输出-15V；减小给定，给定的绝对值小于0.17V左右时，封锁端3输出+15V。把给定加到另一路进行同样的操作。
4.2.2 转速反馈调节器、电流反馈调节器的整定
把电机、220V直流电源接入系统，系统接成开环。把正给定接入脉宽发生单元，调节给定，使转速稳定在1600rpm，调节转速反馈调节器中的RP1，使3端输出的电压为-4V。加大负载，使电机的电枢电流稳定在1.3A，调节电流反馈调节器，使电流反馈调节器3端输出的电压为+4V。
4.3 实验结果
4.3.1 开环机械特性测试
把电机、直流电源，接入系统，电动机、发电机加额定励磁。缓慢增加给定电压Ug,使电机升速,调节给定电压Ug和负载Rg使电动机的电枢电流Id=1.1A,转速达到1400r/min。在测试过程中逐步增大负载电阻Rg的阻值（即减小负载）就可测出该系统的开环外特性n=f（I2），将其记入下面的表格：
表4.1 开环机械特性(n=1400r/min)
n(r/min) I(A) 1400 0.1 1313 0.35 1277 0.55 1269 0.6
1258 0.65 1254 0.7 1248 0.75
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