过程控制课程设计--直流双闭环调速系统设计

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1、1 过程控制系统课程实习过程控制系统课程实习 直流双闭环调速系统设计直流双闭环调速系统设计 学号：学号： 姓名：姓名： 班级：班级： 自动化自动化 11011101 联系电话：联系电话： 指导老师：指导老师： 2 目目 录录 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 3 1.1.绪论绪论 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

2、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。 图图 1 1 转速、电流双闭环直流调速系统转速、电流双闭环直流调速系统电气原理图

3、电气原理图 TG n ASR ACR U*n + - Un Ui U*i + - Uc TA V M + - Ud Id UP L - M T 4 2.2.设计方案论证设计方案论证 2.12.1 设计目的：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 2.2.2 设计内容及要求：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： 直流电动机：220 n UV，13.6 n IA，1480/ min n nr，0.131min e CVr， 允许过载倍数1.5。 晶闸管装置：7

4、6 s K。 电枢回路总电阻：6.58R 。 时间常数： 1 0.018Ts，0.25 m Ts。 反馈系数：0.00337m inVr，0.4/VA。 反馈滤波时间常数：0.005 oi s，0.005 on s。 ASR、ACR 均采用 PI 调节器，电流环按照典型型系统设计，转速环按照 典型型系统设计。 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%5% i ，转速超调量%10% n 。 2.3.2.3.具体设计方法具体设计方法 系统无净差则 ss e=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

5、子的知识， 可以得到双闭环系统的动态结 构图如图 2 所示。 5 图图 2 双闭环直流调速系统动态结构图双闭环直流调速系统动态结构图 2.32.3.1.1 电流环的设计电流环的设计 1.1. 确定时间常数确定时间常数 (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 i T。 按 小 时 间 常 数 近 似 处 理 ， 取 = T s + T o i = 0 . 0 0 6 7 s i T。 2.2. 选择电流调节器的结构选择电流调节器的结构 根据设计要求5% i ，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 () (1) ii AC Rs i Ks W s 式中 i K-电流调节器的比例系数； i -电流调节器的超前时间常数。 3.3. 计算电流调节器的参数计算电流调节器的参数 电流调节器超前时间常数： 电流开环增益：要求 5% i 时，取 0.5 Ii K T ， 因此 0.018 il TS 1 0.50.5 74.6 0.0067 I i Ks Ts