第四章 双闭环调速系统.doc

§目录§ 一、设计任务……………………………… 3 二、系统建模……………………………… 4 三、系统设计……………………………… 8 四、系统调试………………………………16 五、系统评估………………………………19 六、心得体会………………………………22 附、原始实验数据清单一、设计任务 双闭环直流不可逆调速系统设计： 为了使电动机在起动过程中只有电流反馈，没有转速负反馈，达到稳定转速后，又只有转速负反馈而无电流负反馈，我们可以在系统中设置两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者嵌套相连，电流环在内，转速环在外，形成双闭直流环调速系统。 设计时，应由内而外，先确定电流调节器ACR，再确定转速调节器ASR。 调速控制系统的一般动态性能指标： 跟随性能： 超调量(（%） 反映系统的动态调节稳定性能 上升时间 tr 反映系统的动态调节快速性能 调节时间 ts 反映系统的动态调节过渡周期 抗扰性能： 动态降落比 △Cmax% 反映系统扰动引起的最大动态误差 恢复时间 tr 反映系统的动态抗扰调节快速性能 设计目标 性能指标： 静态： s% ≤ 5% D = 3 动态： (i% ≤ 5% (n% ≤ 10% 已知条件： 最大速度给定 U*nm = 5v 最大电流给定 U*im = 5v 最大电枢电流 Idm = 1.4A 电流反馈强度 ( = 5v/ 1.4A 速度反馈强度 ( = 5v/ 1450rpm 调节器输入电阻 R0 = 20K( 调节器输入滤波电容 C0i = 0.224(F Con= 0.104(F 实验设备 （1）．MCL--Ⅲ型电力电子及电气传动教学实验台容量1.5KW质量150Kg体积1.6×0.75×1.6m3。（2）．TDS1012型示波器带宽100MHz,实时采样率1GS/s（3）．GDM-8145型数字万用表 电动机 电枢内阻 Ra 电势转速系数 Ce 整流电源 等效内阻 Rn 放大系数 Ks 平波电感 直流内阻 Rd 电枢回路 总电阻 R∑= Ra+ Rn+ Rd 电磁时间常数 TL 机电时间常数 Tm （1）确定电枢回路总电阻∑R Id/A 0.7 0.8 0.9 Ud/V 37 42 47 电机静止，调节Uct大小 测得电枢回路的总电阻 ∑R = (Ud2-Ud1)/(Id2-Id1) = 50Ω （2）确定电枢内阻Ra、平波电感内阻Rd、变流电源内阻Rn 电机静止，电枢回路外串限流电阻 固定控制信号 Uct 大小，Id ≈1A(额定负载热效点) 使电枢处于三个不同位置（约120°对称）进行三次测量(Ura，Urd，Id)，求 Ra ，Rd 的平均值 0° 120° 240° Ura/V 20.50 20.28 20.35 Urd/V 12.04 12.14 12.09 Ra=(20.50+20.28+20.35)/3=20.38Ω Rd=(12.04+12.14+12.09)/3=12.09Ω Rn=∑R-Ra-Rd=17.53Ω (3)确定电动机电势转速系数Ce 空载启动电机并稳定运行（Id0大小基本恒定） 给定两个大小不同的控制信号 Uct ，测量两组稳定运行时的Ud、n数据 n/rpm Id/A Ud/V Uct/V 1383 0.1 197 1.5 1048 0.1 150 1.0 Ce = (197-150)/(1383-1048) = 0.14 V/rpm (4) 确定整流电源放大系数Ks 电机静止，电枢回路外串限流电阻 分级调节控制信号 Uct 大小，并保持Id ≤1A 在Ud0有效范围内，测量每一组 Uct ，Ud，Id，数据应大于10 组以上，测量上限不低于最大理想空载整流输出电压Ud0max 按 Ud0 = Ud+Id×Rn 作