某电力拖车V—M双闭环有环流可逆直流.doc

太原理工大学阳泉学院 电力拖动自动控制系统 课程设计 设计题目：某电力拖车V—M双闭环有环流可逆直流 调速系统电流调节器及转速调节器的设计 专 业： 自 动 化 班 级： 06自 动 化 学 号： 060712028 姓 名： 王 璇 目录 第一章 设计任务及内容 1 1.1设计题目： 1 1.2设计的提出： 1 第二章 主电路选型和闭环系统的组成 1 第三章 双闭环系统调节器的动态设计及参数计算 2 3．1电流调节器的设计 2 3.1.1电流调节器原理图 2 3.1.2电流调节器参数选择 3 3.2转速调节器 4 3.2.1 转速调节器原理图 4 3.2.2 转速调节器参数选择 5 设计总结 6 参考文献 7 第一章 设计任务及内容 1.1设计题目： 某电力拖车V—M双闭环有环流可逆直流调速系统电流调节器及转速调节器的设计 1.2设计的提出： 为某电力拖车设计一个调速范围宽、起制动性能好的直流双闭环调速系统，且拟定该系统由大功率晶体管调制放大器给电动机供电。 直流电动机：2KW，220V，136A，1460 r/min，Ce=0.132，允许过载倍数λ=1.5； 晶闸管装置放大系数：Ks=40； 电枢回路总电阻：R=0.5； 时间常数：Tl=0.03，Tm=0.18； 电流反馈系数：β=0.05V/A（≈10V/1.5In）； 转速反馈系数：α=0.007 min/r（≈10V/ nn）。 设计要求：设计电流调节器，要求电流超调量σi%≤5% 要求转速无静差，空载起运到额定转速时的转速超调量σn%≤10%。按工程设计方法设计转速调节器，并校验转速超调量的要求能否得到满足。 第二章 主电路选型和闭环系统的组成 双闭环调速系统的特征是系统的电流和转速分别由两个调节器控制，由于调速系统调节的主要参量是转速，故转速作为主环放在外面，而电流环作为副环放在里面，可以及时抑制电网电压扰动对转速的影响。V—M系统（晶闸管—电动机调速系统）中V是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变平均整流电压Ud，从而实现平滑调速。实际系统的组成如图2-1所示。  图2—1 转速、电流双闭环直流调速系统 主电路采用三相桥式全控整流电路供电。系统工作时，首先给电动机加上额定励磁，改变转速给定电压Un*可方便地调节电动机的转速。速度调节器ASR、电流调节器ACR均设有限幅电路，ASR的输出Ui*作为ACR的给定，利用ASR的输出限幅Uim*起限制制动电流的作用；ACR的输出Uc作为出发器G的移相控制电压，利用ACR的输出限幅Ucm起限制amin的作用。 当突加给定电压Un*时，ASR立即达到饱和输出Uim*，使电动机以限定的最大电流Idm加速起动，直到电动机转速达到给定转速（即Un=Un*）并出现超调，使ASR退出饱和，最后稳定运行在给定转速（或略低于给定转速）上。 第三章 双闭环系统调节器的动态设计及参数计算 3．1电流调节器的设计 3.1.1电流调节器原理图 含给定滤波与反馈滤波的PI型电流调节器如图3-1所示： 图3-1 含给定滤波与反馈滤波的PI型电流调节器 其中为电流给定电压，为电流负反馈电压，为电力电子变换器的控制电压。 3.1.2电流调节器参数选择 1.确定时间常数 1）整流装置滞后三相桥式电路的时间常数Ts。三相桥式电路的平均失控时间为。 2）电流滤波时间常数Toi。三相桥式电路每个波头的时间是3.3ms，为了基本滤平波头，应有（1~2）Toi=3.3ms，因此本设计取Toi=2ms=0.002s。 3）电流环小时间常数之和。 2．选择电流调节器结构 根据设计要求≤5%，并保证稳态无静差，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型电流调节器，其传递函数： (s)= 检查对电源电压的抗扰性能：，参照典型I型系统动态抗扰性能指标与参数，各项指标都是可以接受的。 3．计算电流调节器参数 电流调节器超前时间常数：=0.03s。 电流环开环增益：要求≤5%时，应取=0.5，因此 = 于是，ASR的比例系数为 4．校验近似条件 电流环截止频率： （1）晶闸管整流装置传递函数的近似条件 满足近似条件。 （2）忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件 3 满足近似条件。 （3）电流环小时间常数近似处理条件 满足近似条件。 5．计算调节器电阻和电容 由图3-1，按所用运算放大器取，各电阻和电容值为 ，取40 ，取0.75 ，取0.2 按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为=4.3%5%，满足设计要求。 3.2转速调节器 3.2