直流双闭环调速系统设计
20页1、双闭环直流调速系统设计电气与控制工程已知参数:某转速电流双闭环直流调速系统的已知参数为:(1)电动机参数: Pnom 3kW ,U nom 220V ,Inom 17.5A, nnom 1500r / min , Ra 1.2 ,GD 2 0.4kg.m2;(2)功率放大器:放大倍数 Ks 25 ,Rrec 0.3 ,Ts 0.001s;(3)其它参数:电枢回路总电感 L 60mH ,最大允许电流 I db1 2I nom ,ASR 和 ACR 的输出限幅值均为 5V , 最大转速给定电压 U nom 5V , 电流反馈滤波时 间常数为 Toi 0.001S ,转速反馈滤波时间常数为 Ton 0.005s。设计指标:电流超调量 i 5%, 转速无静差,空载起动到额定转速时的转速超调量10% , 过度过程时间 ts 0.5s、电流调节器设计(一)参数计算(1) 确定时间常数 Ts 0.001s电流滤波时间常数Toi 0.001s电流环小时间常数之和 T i Ts T&0.002s电磁时间常数T丄竺60.04sR 1.2 0.3(2) 选择电流调节器结构根据设计要求i 5%,并保证稳态电流
2、无差,按典型 I型系统设计,采用PI型电流调节器。其传递函数形式如:WACR(S)Q iS 1)iS(3) 计算电流调节器参数电流调节器超前时间常数:i T 0.04s电流环开环增益:要求5%,按表3-1,应取K|T i 0.5,因此Ki0.50.5s0.002250s-1电流反馈系数为I dL52 17.50.14v于是,ACM比例系数为KiK| iRaKs250 0.04 1.225 0.14电流调节器传递函数为WACR(S)Ki( iS 1)3.4(0.02S 1)0.02S(4) 校验近似条件电流环截止频率:ci Ki 250s11)校验晶闸管整流装置换地函数的近似条件13TSI-1-1s 333.3s 3 0.00ci满足近似条件2)校验电流环小时间常数近似处理条件S-130.001 0.001-1333.3s1ci满足近似条件(5) 计算调节器电阻和电容 根据运算放大器的电路原理,选 Ro 40 K Q,各电阻和电容值计算如下R KiRo 3.43 40kQ 137.2kQCiiRi0.0440 10Coi4ToiRo4 0.04340 100.4 F按照上述参数,电流环可
3、以达到的动态跟随性能指标为4.3% 5% 满足设计要求含给定滤波和反馈滤波的PI型电流调节器(二)仿真模型(三)仿真结果5045103520151051)0Time offset00二、转速调节器设计(一)参数计算i(1)确定时间常数2T i 2 0.002s 0.004sKii转速滤波时间常数Ton 0.005s转速环小时间常数Tn0.004 0.0050.009s(2)选择转速调节器结构按照设计要求,选用PI调节器,其传递函数为WASR(S)K( nS 1)nS(3) 计算转速调节器参数 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 0.009s 0.045s转速环开环增益为Kn JA厂6护2 1481s-22h2T n22 52 0.0092ASR的比例系数为Kn(h 1)CeTm2h2T n26 14 .0132.72 25 0.0092其中,Unno0.003V min/r1500CeIdRn220-17.5 1.215000.133V min /rGD2gd2r375Cm4 1.5375 30 Ce0.0130.4kg m2 4N m2
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