轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

1、 洛 陽 理 工 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計 說 明 書 課程名稱 運動控制系統(tǒng) 設(shè)計課題 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 專 業(yè) 電氣自動化技術(shù) 班 級 xxxxxx 姓 名 xxxxxx 2012 年3月 1 日 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書電氣工程與自動化 系 電氣自動化 專業(yè)學(xué)生姓名 xxxx 班級xxxxxx 學(xué)號xxxxxxxx 課程名稱： 運動控制系統(tǒng) 設(shè)計題目： 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 課程設(shè)計內(nèi)容與要求： （1）調(diào)速范圍D=10，靜差率5%；穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量5%，電流脈動系數(shù)10%；啟動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速退飽和超調(diào)量10%。（2）系統(tǒng)具有過流、過壓、過載和缺相保護(hù)。（3）

2、觸發(fā)脈沖有故障封鎖能力。 （4）對拖動系統(tǒng)設(shè)置給定積分器。設(shè)計（論文）開始日期 2012 年2月13日 指導(dǎo)教師 xx 設(shè)計（論文）完成日期 2012 年3月 1 日 指導(dǎo)教師 xx 2012 年 3 月 1 日 課 程 設(shè) 計 評 語 第 頁 電氣工程與自動化 系 電氣自動化 專業(yè)學(xué)生姓名 xxxx 班級 xxxx 學(xué)號 xxxxxxxx 課程名稱: 運 動 控 制 系 統(tǒng) 設(shè)計題目： 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 課程設(shè)計篇幅： 圖 紙 22 張 說明書 19 頁指導(dǎo)教師評語： 2012 年 3 月 1 日 指導(dǎo)老師 xx 洛陽理工學(xué)院目 錄摘要第一章 概 述第二章 設(shè)計任務(wù)及要求2.1

3、設(shè)計任務(wù)： 2.2 設(shè)計要求：2.3 理論設(shè)計第三章 系統(tǒng)建模及仿真實驗3.1 方案論證3.2 系統(tǒng)設(shè)計 3.2.1電流調(diào)節(jié)器設(shè)計 3.2.1.1確定時間常數(shù) 3.2.1.2 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 3.2.1.3計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù) 3.2.1.4 校驗近似條件 3.2.1.5 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容3.2.2速度調(diào)節(jié)器設(shè)計 3.2.2.1 確定時間常數(shù) 3.2.2.2 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 3.2.2.3 計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù) 3.2.2.4 校驗近似條件 3.2.2.5 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容 3.2.2.6 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量第四章 系統(tǒng)建模及仿真實驗4.1 MATLAB 仿真軟件介紹4.2 仿真建模及

4、實驗4.2.1 單閉環(huán)仿真實驗4.2.2 雙閉環(huán)仿真實驗4.2.3 仿真波形分析第五章 實際系統(tǒng)設(shè)計及實驗5.1 系統(tǒng)組成及工作原理5.2 設(shè)備及儀器5.3 實驗過程 5.3.1 實驗內(nèi)容 5.3.2 實驗步驟第六章 總結(jié)與體會參考文獻(xiàn) 摘要從七十年代開始，由于晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的高效、無噪音和快速響應(yīng)等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)就是一個典型的系統(tǒng)，該系統(tǒng)一般含晶閘管可控整流主電路、移相控制電路、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速控制電路、以及缺相和過流保護(hù)電路等給定信號為010V直流信號，可對主電路輸出電壓進(jìn)行平滑調(diào)節(jié)。由于其機械特性硬，調(diào)速范圍寬，而且是無級調(diào)速，所以可對直流電動機進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速

5、。動靜態(tài)性能好，抗擾性能佳。速度調(diào)節(jié)及抗負(fù)載和電網(wǎng)擾動，采用雙PI調(diào)節(jié)器，可獲得良好的動靜態(tài)效果。電流環(huán)校正成典型I型系統(tǒng)。為使系統(tǒng)在階躍擾動時無穩(wěn)態(tài)誤差，并具有較好的抗擾性能，速度環(huán)設(shè)計成典型型系統(tǒng)。根據(jù)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計方法，用Simulink做了帶電流補償?shù)碾妷贺?fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真綜合調(diào)試，分析系統(tǒng)的動態(tài)性能，并進(jìn)行校正，得出正確的仿真波形圖。 關(guān)鍵詞：直流調(diào)速 雙閉環(huán) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 電流調(diào)節(jié)器 第一章 概 述為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在V-M調(diào)速系統(tǒng)中設(shè)計兩個調(diào)節(jié)器，分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋。二者之間實行嵌套聯(lián)接。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的

6、輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)，形成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。采用PI調(diào)節(jié)的單個轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。為了實現(xiàn)在允許條件下的最快起動，關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值的恒流過程。按照反饋控制規(guī)律，采用某個物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變，那么，采用電流負(fù)反饋應(yīng)該能夠得到近似的恒流過程。應(yīng)該在起動過程中只有電流負(fù)反饋，沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，達(dá)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又希望只要轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不再讓電流負(fù)反饋發(fā)揮作用。通過系統(tǒng)建模和仿真，用MATLAB/Simulink工具分析設(shè)計直流電

7、動機速度控制系統(tǒng)。第二章 設(shè)計任務(wù)及要求2.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，要求利用晶閘管供電，整流裝置采用三相橋式電路。直流電動機：l 額定功率29.92KW，額定電壓220V，額定電流136A，l 額定轉(zhuǎn)速 1460r/m，=0.132Vmin/r， l 允許過載倍數(shù)=1.5。l 晶閘管裝置放大系數(shù)：=40l 電樞回路總電阻：R=1l 時間常數(shù)：機電時間常數(shù)=0.18s， 電磁時間常數(shù)=0.03sl 電流反饋系數(shù)：=0.05V/Al 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：=0.007v min/rl 轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)：=0.005s，=0.005sl 總飛輪力矩：GD=2.5N.ml h=52.2設(shè)計要

8、求（1）調(diào)速范圍D=10，靜差率5%；穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量5%，電流脈動系數(shù)10%；啟動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速退飽和超調(diào)量10%。（2）系統(tǒng)具有過流、過壓、過載和缺相保護(hù)。（3）觸發(fā)脈沖有故障封鎖能力。（4）對拖動系統(tǒng)設(shè)置給定積分器。第三章 理論設(shè)計3.1方案論證系統(tǒng)設(shè)計理論按照設(shè)計多環(huán)控制系統(tǒng)先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的一般原則，從內(nèi)環(huán)開始，逐步向外擴展設(shè)計原則（本課題設(shè)計先設(shè)計電流內(nèi)環(huán)，后設(shè)計轉(zhuǎn)速外環(huán)）。在雙閉環(huán)系統(tǒng)中應(yīng)該首先設(shè)計電流調(diào)節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的一個內(nèi)環(huán)節(jié)，再設(shè)計轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。這樣的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的靜態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，設(shè)計和調(diào)試方便，達(dá)到本課程設(shè)計的要求。雙

9、閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖:圖3.1 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 U*na Uc-IdLnUd0Un+-b +-UiWASR(s)WACR(s)Ks Tss+11/RTl s+1RTmsU*iId1/Ce+E3.2系統(tǒng)設(shè)計3.2.1電流調(diào)節(jié)器設(shè)計3.2.1.1確定時間常數(shù)(1) 整流裝置滯后時間常數(shù)。按書表1-2，三相電路的平均失控時間：=0.0017s （3-1）(2) 電流濾波時間常數(shù)。=0.005s （3-2）(3) 電流環(huán)小時間常數(shù)之和。按小時間常數(shù)近似處理，取為：=+=0.0067s (3-3） 3.2.1.2 選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計要求5%，并保證穩(wěn)態(tài)電流無差，可按典型I型

10、系統(tǒng)設(shè)計電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI電流調(diào)節(jié)器，它的傳遞函數(shù)為： = （3-4）檢查對電源電壓的抗擾性能： （3-5）符合典型I型系統(tǒng)動態(tài)抗擾性能，并且各項性能指標(biāo)都是可以接受的。3.2.1.3計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：=0.03s。 （3-6）電流環(huán)開環(huán)增益：要求5%是按書表2-2，應(yīng)取=0.5，因此： （3-7）于是，ACR的比例系統(tǒng)為： （3-8）3.2.1.4 校驗近似條件電流環(huán)截至頻率： （3-9）晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)近似的條件為： （ 3-10）忽略反電動勢對電流環(huán)動態(tài)影響的近似條件為： （3-11）電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為： （3-

11、12）3.2.1.5 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容按所用的運算放大器取得。各電容和電阻值為：、 （2-13） Ri=40k （2-14） 按照上面計算所得的參數(shù)，電流環(huán)內(nèi)環(huán)可以達(dá)到的動態(tài)跟隨性能指標(biāo)為=4.3%<5%,滿足課題所給要求。3.2.2速度調(diào)節(jié)器設(shè)計3.2.2.1 確定時間常數(shù)(1)電流環(huán)等效時間常數(shù)。取=0.5，則： （3-15）(2)轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)。根據(jù)所用測速發(fā)電機波紋情況，取：=0.005s。 （3-16） (3)轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)。按小時間常數(shù)近似處理，?。?（3-17） 3.2.2.2 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按設(shè)計要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為： （3-18） 3.2.2.

12、3 計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨性能和抗擾性能都較好的原則，現(xiàn)取h=5，則ASR的超前時間常數(shù)為： （3-19）并且求得轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益為： （3-20）則可得ASR的比例系數(shù)為： （3-21）3.2.2.4 校驗近似條件轉(zhuǎn)速截止頻率為： （3-22）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為： （3-23）轉(zhuǎn)速環(huán)外環(huán)的小時間常數(shù)近似處理條件為： 32-24）3.2.2.5 計算調(diào)節(jié)器電阻和電容按所用的運算放大器取=40。各電容和電阻值為：， （3-25） （3-26）3.2.2.6 校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量當(dāng)h=5時，由書可以查得：=37.6%，這并不能滿足課題所給要求。實際上，由于表2-6是按線性系統(tǒng)計算的，而突加階躍給定

13、時，ASR已經(jīng)飽和，不符合如今系統(tǒng)的前提要求，所以應(yīng)該按ASR退飽和的情況重新計算超調(diào)量。如下： （3-27） 滿足課題所給要求。第四章 系統(tǒng)建模及仿真實驗4.1MATLAB 仿真軟件介紹本設(shè)計所采用的仿真軟件是MATLAB 7.1。MATLAB 7.1是一種科學(xué)計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。 MATLAB 7.1提供了基本的數(shù)學(xué)算法，例如矩陣運算、數(shù)值分析算法， 它還 集成了 2D 和 3D 圖形功能，以完成相應(yīng)數(shù)值可視化的工作，并且提供了一種交互式的高級編程語言 M 語言，利用 M 語言可以通過編寫腳本或者函數(shù)文件實現(xiàn)用戶自己的算法。 Simulink 是基于 MATLAB 7.1

14、的框圖設(shè)計環(huán)境，可以用來對各種動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對任何能夠用數(shù)學(xué)來描述的系統(tǒng)進(jìn)行建模。 4.2仿真建模及實驗4.2.1單閉環(huán)仿真實驗仿真設(shè)計采用MATLAB7.1軟件進(jìn)行系統(tǒng)建模。按照課題所給要求，我們先用單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真設(shè)計，運用MATLAB的simulink進(jìn)行系統(tǒng)建模，單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型如圖4.1所示：圖4.1帶比例放大器的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖4.2和電流仿真波形圖4.3 所示： 圖4.2單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速仿真波形圖4.3單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電流仿真波形 由圖4.2與圖4.3可以看到，轉(zhuǎn)速和電流波形都不太

15、好，都帶有較大的震蕩，并且?guī)в徐o差，無法使轉(zhuǎn)速最后維持在1600r/s。經(jīng)過反復(fù)的調(diào)節(jié)我們可以都到一組較好的波形圖4.4和調(diào)節(jié)參數(shù)表4-1:表4-1 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)列表晶閘管放大系數(shù)Ks機電時間常數(shù)電磁時間常數(shù)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)允許過載倍數(shù)ASR限幅值300. 1s0.01s0.005vmin/r1.5330VR0.02s0.002s0.113Vmin/r9.50.2s12轉(zhuǎn)速和電流仿真波形：圖4.4經(jīng)過多次的調(diào)節(jié)我們可以得到調(diào)節(jié)相關(guān)的參數(shù)的調(diào)節(jié)規(guī)律：當(dāng)調(diào)節(jié)時，越小產(chǎn)生的靜差也將越大，但波形震蕩越小，越大的話產(chǎn)生的靜差越小，但波形震蕩越大。限幅值越大波形震蕩越發(fā)大，限幅值越小波形震蕩越發(fā)小。 由

16、于比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差的現(xiàn)狀，而積分調(diào)節(jié)器的輸出包含了輸入偏差的全部過程。因此為了實現(xiàn)無靜差調(diào)速，我們采用PI調(diào)節(jié)的單閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖3.5所示：圖4.5單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型圖和波形圖分別如 圖4.6 圖4.7 所示：圖4.6 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型圖圖4.7轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真波形圖由上兩圖可以得出：采用PI調(diào)節(jié)的單個轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差。但是，如果系統(tǒng)的動態(tài)性能要求較高的話，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。這主要是因為在單閉環(huán)系統(tǒng)中不能隨心所欲的控制電流和轉(zhuǎn)矩的動態(tài)過程。而在單閉環(huán)直流調(diào)速

17、系統(tǒng)中，電流截至負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的，但它只能在超過臨界電流以后，靠強烈的負(fù)反饋作用來限制電流的沖擊作用，而不能很理想的控制電流的動態(tài)波形。帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)啟動電流突破以后，受電流負(fù)反饋作用以后，電流只能再升高一點，經(jīng)過一最大值后，就降低下來，電機的電磁轉(zhuǎn)距也隨之減小，因此加速過程必然拖長。而現(xiàn)在我們所希望是能夠?qū)崿F(xiàn)控制：起動過程，只有電流負(fù)反饋，沒有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋；穩(wěn)態(tài)時，只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，沒有電流負(fù)反饋。 4.2.2雙閉環(huán)仿真實驗為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，如圖4.8所示。圖

18、4.8 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖8中，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流環(huán)在里面，稱作內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外邊，稱作外環(huán)。這就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)綜上所述，采用轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)能更好的完成本題的設(shè)計要求，現(xiàn)采用轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，如圖4.9所示： 圖4.9 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 U*na Uc-IdLnUd0Un+-b +-UiWASR(s)WACR(s)Ks Tss+11/RTl s+1RTmsU*iId1/Ce+E用MATLAB的SUMLINK模塊做的雙閉環(huán)調(diào)速系

19、統(tǒng)仿真模型圖如 圖4.10所示：圖4.10 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型圖雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真波形及分析：ASR輸出限幅值 （4-1） ACR輸出限幅值 （4-2）調(diào)節(jié)限度器1將ASR輸出限幅值的Upper Limit和Lower Limit進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)?？傻玫缴仙龝r間最大的波形（=7.7s 限幅值=3.8V）和上升時間最?。?0.7s限幅值=14V）的波形。上升時間最大波形如圖4.11所示：圖4.11 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)上升時間最大波形圖上升時間最小波形如圖4.12所示：圖4.12 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)上升時間最小波形圖經(jīng)過雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)上升時間最大波形與雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)上升時間最小波形對比可知：限幅值越大上升時

20、間越小，限幅值越小上升時間越大；同時值越大，超調(diào)越?。恢翟叫。{(diào)越大。在符合設(shè)計要求的情況下，經(jīng)過多次的參數(shù)調(diào)整，得到一組較好的調(diào)節(jié)參數(shù)，如表4.2和圖4.13所示：表4.2雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)晶閘管放大系數(shù)Ks機電時間常數(shù)電磁時間常數(shù)電流反饋系數(shù)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)允許過載倍數(shù)300. 1s0.01s3V/A0.005vmin/r1.5RASR限幅值0.02s0.002s0.113Vmin/r9.52s6.1VACRASRACR限幅值8.7V0.143135.115.6159.845500.220.01s圖4.13 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)波形圖由此可得：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)采用PI調(diào)節(jié)規(guī)律，它不同于P調(diào)節(jié)器的

21、輸出量總是正比與其輸入量，PI調(diào)節(jié)器它的輸出量在動態(tài)過程中決定于輸入量的積分，到達(dá)穩(wěn)態(tài)時，輸入為零，輸出的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān)，是由它后面的環(huán)節(jié)的需要來決定的。4.2.3仿真波形分析從圖4.12的波形中，我們分析可知其起動過程可分三個階段來分析：第階段：電流上升階段。突加給定電壓Un*后，通過兩個調(diào)節(jié)器的控制，使Ua，Ud，Ud0都上升。由于機電慣性的作用，轉(zhuǎn)速的增長不會很快。在這一階段中,ASR由不飽和很快達(dá)到飽和,而ACR不飽和,確保電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用.第階段：是恒流升速階段。從電流升到最大值開始，到轉(zhuǎn)速升到給定值 n*為止，這是起動過程中的重要階段。在這個階段，ASR一直是飽和的，轉(zhuǎn)

22、速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為在恒值電流給定Uim*作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持恒定。因而拖動系統(tǒng)的加速度恒定，轉(zhuǎn)速呈線性增長。第階段：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。在這階段開始，轉(zhuǎn)速已達(dá)到給定值，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓平衡，輸入偏差為零。轉(zhuǎn)速超調(diào)后，ASR輸入端出現(xiàn)負(fù)的偏差電壓，使他退出飽和狀態(tài)，其輸出電壓的給定電壓Ui*立即下降，主電流Id也因而下降。但在一段時間內(nèi)，轉(zhuǎn)速仍繼續(xù)上升。達(dá)到最大值后，轉(zhuǎn)速達(dá)到峰值。此后，電機才開始在負(fù)載下減速，電流Id也出現(xiàn)一段小于Id0的過程，直到穩(wěn)定。在這最后的階段，ASR和ACR都不飽和，同時起調(diào)節(jié)作用。根據(jù)仿真波形，我們可以對轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)直流

23、調(diào)速系統(tǒng)中的作用歸納為： 1). 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用（1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)節(jié)器，它使轉(zhuǎn)速 n 很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉(zhuǎn)速誤差，如果采用PI調(diào)節(jié)器，則可實現(xiàn)無靜差。 （2）對負(fù)載變化起抗擾作用。 （3）其輸出限幅值決定電機允許的最大電流。2). 電流調(diào)節(jié)器的作用（1）作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。（2）對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾的作用。（3）在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中，保證獲得電機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程（4）當(dāng)電機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，起快速的自動保護(hù)作用。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自

24、動恢復(fù)正常。這個作用對系統(tǒng)的可靠運行來說是十分重要的。第五章 實際系統(tǒng)設(shè)計及實驗5.1 系統(tǒng)組成及工作原理雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的特征是系統(tǒng)的電流和轉(zhuǎn)速分別由兩個調(diào)節(jié)器控制，由于調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)的主要參量是轉(zhuǎn)速，故轉(zhuǎn)速環(huán)作為主環(huán)放在外面，而電流環(huán)作為副環(huán)放在里面，可以及時抑制電網(wǎng)電壓擾動對轉(zhuǎn)速的影響。實際系統(tǒng)的組成如圖4.1所示 圖5.1雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖 +-+-MTG+-+-RP2nU*nR0R0UcUiTALIdRiCiUd+-R0R0RnCnASRACRLMGTVRP1UnU*iLMMTGUPE 主電路采用三相橋式全控整流電路供電。系統(tǒng)工作時，首先給電動機加上額定勵磁，改變轉(zhuǎn)速給定電壓可

25、方便地調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。速度調(diào)節(jié)器ASR、電流調(diào)節(jié)器ACR均設(shè)有限幅電路，ASR的輸出作為ACR的給定，利用ASR的輸出限幅起限制啟動電流的作用；ACR的輸出作為觸發(fā)器GT的移相控制電壓，利用ACR的輸出限幅Ucm起限制電力電子變換器的最大輸出電壓的作用。當(dāng)突加給定電壓時，ASR立即達(dá)到飽和輸出*，使電動機以限定的最大電流加速啟動，直到電動機轉(zhuǎn)速達(dá)到給定轉(zhuǎn)速并出現(xiàn)超調(diào)，使ASR退出飽和，最后穩(wěn)定運行在給定轉(zhuǎn)速上。5.2 設(shè)備及儀器DJK01 電源控制屏（含“三相電源輸出”、“勵磁電源”等模塊）DJK02三相變流橋路（含“觸發(fā)電路”、“正橋功放”、“三相全控整流”模塊）DJK04 電機調(diào)速控制（

26、含“給定”、“電流調(diào)節(jié)器”、“速度變換”等模塊）DJK08 可調(diào)電容DD03-2 電機導(dǎo)軌、測速發(fā)電機及轉(zhuǎn)速表（或DD03-3電機導(dǎo)軌、光碼盤測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉(zhuǎn)速表） DJ14 直流他勵電機 銘牌參數(shù)：額定功率0.185KW，額定電壓220V，額定電流1.2A，額定轉(zhuǎn)速 1600r/m，Ce=0.113Vmin/r， DK04 滑線變阻器（串聯(lián)形式0.65A/2K；并聯(lián)形式1.3A/500）慢掃描示波器萬用表5.3 實驗過程5.3.1 實驗步驟1單元部件參數(shù)整和調(diào)試（1）觸發(fā)器整定。（2）調(diào)節(jié)器調(diào)零。（3）調(diào)節(jié)器輸出限幅整定。2電流環(huán)調(diào)試（1）電流反饋極性的測定及過電流保護(hù)環(huán)節(jié)整定。（2）系統(tǒng)限流性能的檢