1、 信息科学与工程学院 课程设计 二六 二七 学年第 二 学期 课程名称： 双闭环 V-M 调速系统的设计 班 级： 自动化 043 班 学 号： 姓 名： 指导教师： 二七 年 六 月 一、一、 设计题目：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、二、 已知条件及控制对象的基本已知条件及控制对象的基本参数：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=1.25， 2 G D=3.53 2 Nm。采用三相全控桥式电路，整流装置内阻 rec R
2、=1.3。平波电抗器电阻 L R=0.3。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=2 nom I。 （3）设计指标：电流超调量 i% 5%，空载起动到额定转速时的转速超调量 n 10%， 空载起动到额定转速的过渡过程时间 t s 0.5。 三、三、 设计要求设计要求 （1） 分别用工程设计方法和西门子调节器最佳整定
3、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 四、四、 设计方法及步骤：设计方法及步骤： 用工程设计方法设计用工程设计方法设计 （1）系统设计的一般原则： 按照“先内环后外环” 的设计原则，从内环开始，逐步向外扩展。在这里，首先设计电 流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器 （2）电流环设计 电流环动态结构图及简化： 1） 确定时间常数 根据已知数据得 T m = 2 375 em G DR C C = 2 3.532.85 3750.1323
4、0 s = 0.162s 3 20010 0.07 2.85 l L Tss R 三相桥式晶闸管整流电路的平均后时间0 .0 0 1 7 s Ts，取电流反馈滤波时间常数 0 .0 0 2 oi Ts，可得电流环的小时间常数为 i T s T+ oi T= 0.0017 s+0.002 s = 0.0037 s 2） 选择电流调节器结构 虽然 l i T T = 0.07 0.0037 = 18.9 10 ，但由于对电流超调量有较严格要求，而抗扰指标却 没有具体要求，因此电流环仍按典型 I 型系统设计。电流调节器选用 PI 调节器，其传递函 数为 1 () i AC Ri i s WSK s
5、3） 选择电流调节器参数 积分时间常数 i = l T = 0.07 s 为满足 i% 5%要求，取电流环开环增益 I K为 I K= 1 2 i T = 1 (20.0037) 1 s = 135.14 1 s 电流调节器比例系数 i K为 i K= i I s R K K =135.14 0.072.85 3.27 0.21837.84 取调节器的输入电阻 o R=20k，则电流调节器的各参数为 i R= i K o R=3.2720k=60.54 k，取 62 k i C= i i R = 6 3 0.0710 6210 F=1.13F，取 1F oi C= 4 oi o T R = 5
6、 3 40.00210 2010 F=0.4F，取 0.47F 根据上述参数可以达到的动态指标为 i %=4.3%5% 故能满足设计要求。 4） 校验近似条件 电流环截至频率 ci = I K=135.14 1 s ，晶闸管装置传递函数近似条件为 ci 1 3 s T , 现 1 3 s T 1 30.0017 1 s =196.1 1 s ci 故该近似条件满足。 忽略反电动势影响的近似条件为 ci 31 /() ml T T，现 31 /() ml T T=31 /(0.1620.07) 1 s =28.2 1 s ci 故该近似条件满足。 （3）转速环设计 转速环动态结构图及简化： 1） 确定时间常数 因 n U = nom n，故转速反馈系数为
