双闭环直流调速系统设计及仿真验证设计.doc

双闭环直流调速系统设计及仿真验证设计
2012年3月6日
目录
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静态计算：- 4 -
：- 5 -
（环）- 5 -
（外环）- 5 -
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，双闭环有什么好处。- 5 -
。- 5 -
Ⅰ和典Ⅱ型系统。- 5 -

直流调速系统是传统的调速系统，自１９世纪８０年代起至１９世纪末以前，工业上传动所用电动机一直以直流电动机为唯一方式。它具有稳速精度高、调速比大、响应时间短等特点，宜于在广泛围平滑调速，故广泛应用于轧钢、机床、轻工、计算机、飞机传动机构等领域。
近年来，交流调速系统发展很快，被科学技术水平较高的西方国家所广泛采用，与直流调速相比，交流调速有本身固有的优点：结构简单、坚固耐用、经济可靠及小动态相应性能好等，还能实现高速拖动，而且电源广泛。但由于直流拖动系统在理论上和时间上都比较成熟，具有良好的起、制动性能，从反馈闭环控制的角度来看，直流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础，所以我们应该很好的掌握直流拖动控制系统。
但是直流调速系统的设计是一个庞大的系统工程，。对于一个经过大量分析、计算、设计、安装等一系列工作的系统究竟能否一次性调试成功，这关系到已经投入的大量人力、财力、物力是否会浪费的问题。因此，一个直流调速系统在正式投入运行前，往往要进行仿真调试。

本设计给出一个小型直流调速系统，其指标及参数为∶
(转差率Ｓ),在电网电压波动±10%，负载变化±20%，静态精度 S〈5%，电流和转速超调量,振荡次数N<(2~3)，调速围D〉10~15；
∶额定电流136A，额定电压230V，功率30KW，额定转速1460转/分，电势转速比电枢电阻RΩ=,过载系数λ=,可控硅整流装置KS=40.，。
，永磁式，额定数据为∶电压110V，，转速1900r/min，

转速调节器和电流调节器的参数设计，因为要求静态精度很小，故两个调节器均选为PI调节器，按照参数设计如下：
静态计算：
根据调速围和静差率的要求得到;
取测速反馈输出电压为10V, 则转速反馈系数：
ASR饱和输出取12V，系统输出最大电流为，则电流反馈系数：，
：
（环）
三相桥式整流电路平均失控时间：，电流滤波时间常数：。
此环设计为典Ⅰ系统，因此系统满足电流环要求超调量小的要求，其动态结构如下：
+
-
ACR
图3 电流环动态结构图
其中电流环小时间常数：
由其动态结构图知，电流环控制对象是双惯性的，要求校正成典Ⅰ型系统，采用PI调节器。
PI调节器传函：，则电流环校正成图4
+
-
图4 校正后的电流环
ACR时间常数：
又因，取
ACR的比例系数为：
因此根据以上数据选取参数，取：R0=40K,
取40K
取
取
则实际电路图如图4-8所示。其中：D1,D2,W1,W2构成限幅电路。
图5 电路环原理图
（外环）
在设计转速调节器时，可以把已设计好的电流环当作是转速调节系统中的一个环节，求出其等效传递函数，再用设计电流环相同的方法进行设计。
简化后的转速环动态结构图如下
图6 转速环的动态结构图

由于要求抗干扰能力强，应按照典Ⅱ型系统设计，又由于设计要求无静差，ASR需含积分环节。
ASR也采用PI调节器，
转速校正成典Ⅱ系统后动态结构图如图7：
+
-
图7 校正后的转速环



转速环小时间常数s

根据性能指标选取h=5
ASR的超前时间常数
转速环开环增益
ASR的比例系数为：
转速截止频率

取R0=20KΩ
=KnR0=×40=468