(二)转速调节器的设计
转速调节器的设计设计分为以下几个步骤:
1.电流环的等效闭环传递函数:电流环经简化后可视作转速环中的一个环节,为此,须求出它的闭环传递函数。由图3-20a可知
KIs(T?is?1)Id(s)1Wcli(s)?*??KT?i21Ui(s)/?1?Is?s?1s(T?is?1)KIKI忽略高次项,上式可降阶近似为 1Wcli(s)?1s?1
KI近似条件 1KI?cn?3T?i
式中 ?cn — 转速环开环频率特性的截止频率。 接入转速环内,电流环等效环节的输入量应为U*i(s),因此电流环在转速环中应等效为
1Id(s)Wcli(s)???1Ui*(s)?s?1KI2.转速调节器结构的选择 转速环的动态结构
系统等效和小惯性的近似处理:和电流环中一样,把转速给定滤波和反馈滤波环节移到环内,同时将给定信号改成 U*n(s)/?,再把时间常数为 1 / KI 和 T0n 的两个小惯性环节合并起来,近似成一个时间常数为其和的惯性环节,其中 T?n?Ton?1/KI?0.01?1/136.24?0.01734s转速环结构简化
为了实现转速无静差,在负载扰动作用点前面必须有一个积分环节,它应该包含在转速调节器 ASR 中(见图 3-22b),现在在扰动作用点后面已经有了一个积分环节,因此转速环开环传递函数应共有两个积分环节,所以应该设计成典型 Ⅱ 型系统,这样的系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。由此可见,ASR也应该采用PI调节器,其传递函数为
Kn(?ns?1)WASR(s)??ns式中 Kn — 转速调节器的比例系数; ? n — 转速调节器的超前时间常数。 这样,调速系统的开环传递函数为
Kn(?ns?1)Kn?R(?ns?1)Wn(s)????nsCeTms(T?ns?1)?n?CeTms2(T?ns?1)?R?Kn?RKN?令转速环开环增益为 ?n?CeTm
KN(?ns?1)Wn(s)?2s(T?ns?1)转速环开环截止频率?cn?KN/?1?KN?n
3.转速调节器参数的选择
转速调节器的参数包括 Kn 和 ?n。按照典型Ⅱ型系统的参数关系,由式(3-29) ?n?hT?n?5?0.01734?0.0867s再由式(3-30)
h?15?1KN???399.1 22222hT?n2?5?0.01734因此
Kn?(h?1)?CeTm2h?RT?n
(5?1)?0.01778?0.14592?0.064672??14.466562?5?0.006993?0.05739?0.01734
式中选
4.转速调节器的实现
h?5
图3-23 含给定滤波与反馈滤波的PI型转速调节器 U*n —为转速给定电压, -? n —为转速负反馈电压, U*i —调节器的输出是电流调节器的给定电压。
RnKn??Rn?KnR0R0Rn?14.46656?40?578.6624K?取R0?40K?,则?n?RnCn?Cn??n/Rn.6624?1000)?0.14983?F ?0.0867/(578 T?1RC?C?4T/Ron0ononon04
?4?0.01/40000?1?F
(三) 校验
1.近似条件校验: 1)晶闸管整流装置传递函数近似条件:11?ci?KI?136.24???199.63Ts3?0.00167
转速环T?n?Ton?1/KI近似处理条件:1KI1136.24?cn?KN?n?34.6???38.93Ton30.01电流环闭环传递函数降近似条件:转速环截止Id(s)1/?阶处理*?,Ui(s)(1/KI)s?1频率:1KI1136.24?cn?34.6???64.224
3T?i30.003672.性能指标校验:
1).ASR退饱和超调量计算:
??Cmax??nNT?n?n?2??C??(??z)n*Tm?b?式中:??Idm/IN;z?IdL/IN;IdL为负载电流,空载起动时,IdL?0,z?0;?nN?INR/Ce;n*为稳态转速;当h?5时,?Cmax/Cb?81.2%;