电气工程课程设计：直流电机调速系统设计

电气工程课程设计：直流电机调速系统设计内容摘要：

当负载电流达到 Idm 后，转速调节器饱和，电流调节器起主要调节作用，系统表现为电流无静差，得到过电流的自动保护。 这就是采用了两个 PI 调节器分别形成内、外两个闭环的效果。 这样的静特性显然比带电流截止负反馈的单闭环系统静特性好。 然而实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大，特别是为了避免零点飘移而采用 “准 PI 调节器”时，静特性的两段实际上都略有很小的静差，如图 中虚线所示。 图 电气工程课程设计（报告） 双闭环直流调速系统的动态结构图 绘制双闭环直流调速系统动态结构如图 所示： 图 4 电流调节器的设计 确定时间常数 （ 1） 整流装置滞后时间常数 Ts。 驱动频率 f≥ 10kHz 时， PWM 装置的延长时间 smsTs 。 （ 2） 电流滤波时间常数 Toi。 应有（ 12 ） msToi  ，因此取smsToi 0 0 0 0 。 （ 3） 电流环小时间常数之和 T∑ i。 按小时间常数近似处理，取sTTT oisi 。 （ 4） 电磁时间常数 1T ： smHRLT 0 0 2 。 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 电气工程课程设计（报告） sKW iiisA C R  )1()(  式中 Ki电流调节器的比例系数； τ i电流调节器的超前时间常数。 检查对电源电压的抗扰性能： 0 0 1 0 0 2  ssTT il ,参照表 1的典型I型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的，因此基本确定电流调节器按典型 I型系统设计。 计算电流调节器的参数 电流调 节器超前时间常数：  li T。 电流开环增益 :要求 5%i  时 ,按表 2可取   ， 因此， 131 2500  SSKI PWM 装置的放大系数： )(, VUUUK cmcmdos  于是， ACR 的比例系数为： 0 1 25   s iIi K RKK 计算调节器电阻和电容 由图 6，按所用运算放大器取  kRo 40 ，各电阻和电容值为  KKRKR oii 取 90 K FK sRC iii   ，取 F ,00 00 0 FK sRTC oioi  取 F 按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为 % 5%i ，电气工程课程设计（报告） 满足设计要求。 如图 所示： 图 PI型电流调节器 计算电流调节器的参数 电流调节器超前时间常数： sTli 。 电流开环增益 :要求 5%i  时 ,按表 2可 取   ， 因此， 13 1 2 50 0 0 1  ssKI PWM 装置的放大系数： )(, VUUUK cmcmdos  于是， ACR 的比例系数为： 0 1 25   s iIi K RKK 校验近似条件 电流环截止频率： 131 25  sK Ici (1)PWM 装置传递函数的近似条件： cis sT   13 1 满足近似条件。 电气工程课程设计（报告） (2)忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件： cilm sTT   13420 0 2 1313 满足近似条件。 (3)电流环小时间常数近似处理条件ciois sTT   14 3 0 30 0 0 0 0 0 131131 满足近似条件。 5 转速调节器的设计 确定时间 1) 电流环等效时间常数 1/KI。 由前述已知，   ，则 : ssTK iI   2) 转速滤波时间常数 onT ，根据所用测速发电机纹波情况，取 sTon  . 3) 转 速。