电气传动标准答案
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
综合设计题：
双闭环调速系统中，三相桥式晶闸管整流，具体参数如下：
直流电动机：220V ，1.16A ，1500r/min ，e C =0.129，λ=1.3（允许过载系数） 晶闸管装置放大倍数：s K ＝61.6； 电枢回路总电阻：R=40Ω 时间常数：l T ＝30ms ，m T =56ms
电流反馈系数：55 3.331.3 1.5nom I β===
转速反馈系数：5
0.00331500
α==
调节器参数：0R =20K Ω，on C ＝1F μ，oi C ＝0.22F μ 1. 设计电流调节器实现稳态无静差，且电流超调量i σ％≤5％
2. 设计转速调节器实现稳态无静差，且空载起动到额定转速时的转速超调量n σ％≤10％ 。 设计步骤：
（一）电流环的设计： 1. 确定时间常数
（1）整流装置滞后时间常数s T
按课本表1－2，三相桥式电路的平均失控时间s T ＝0.0017s 。 （2）电流滤波时间常数oi T
根据图2－30，含给定滤波与反馈滤波的PI 电流调节器原理图，可知，电流滤波时间常数
oi T ＝014oi R C ＝361
20100.22100.00114s -⨯⨯⨯⨯=。
图2－30 含给定滤波与反馈滤波的PI 电流调节器 （3）电流环小时间常数i T ∑
按小时间常数近似处理，取i T ∑＝s T ＋oi T ＝0.0017＋0.0011＝0.0028s 。
2. 选择电流调节器结构
根据设计要求：i σ％≤5％，而且，
0.0310.71100.0028l i T T ==≈∑
因此，可按典型I 型系统设计。电流调节器选用PI 型，其传递函数为：1
()i ACR i i s W s K s
ττ+= 3. 选择电流调节器参数
ACR 超前时间常数：i τ＝l T ＝0.03s 。
电流环开环增益：要求i σ％≤5％时，应取I K i T ∑=0.5，因此I K ＝0.50.5
178.570.0028
i T ==∑
1-s 。
于是，ACR 的比例系数为：i i I s
R
K K K τβ=＝0.0340178.57 1.0453.3361.6⨯⨯
=⨯ 4. 校验近似条件
电流环截至频率 ci ω＝I K ＝178.571-s （1）晶闸管装置传递函数近似条件：ci ω≤
1
3s
T 现在，
1
3s
T ＝
1196.130.0017=⨯1-s >ci ω，满足近似条件。 （2）忽略反电动势对电流环影响的条件：ci ω
≥
373.1931-s ≤ 现在， 13243.761-s >ci ω，满足近似条件。 5. 计算调节器电阻和电容 电流调节器原理图如图2－30，已知0R =20K Ω，oi C ＝0.22F μ 则，0 1.0452020.9i i R K R K ==⨯=Ω，取20K Ω 6 3 0.03102010 i i i C R τ= = ⨯=⨯ 1.5F μ，取1.5F μ 按照上述参数，电流环可达到的动态指标为：i σ％＝4.3％<5%，满足设计要求。 （二）转速环的设计 1. 确定时间常数 （1）电流环等效时间常数为： 2i T ∑＝20.00280.0056⨯=s 。 （2）转速滤波时间常数on T 根据图2－34，含给定滤波与反馈滤波的PI 转速调节器原理图，可知， 36011 201011044 on on T R C -==⨯⨯⨯⨯＝5ms=0.005s 。 图2－34 含给定滤波与反馈滤波的PI 转速调节器 （3）转速环小时间常数n T ∑ 按小时间常数近似处理，取n T ∑＝2i T ∑ ＋on T ＝0.0056＋0.005＝0.0106s 。 2. 选择转速调节器结构 由于设计要求无静差，转速调节器必须含有积分环节；又根据动态要求，按照典型II 型系统设计转速环。故ASR 选用PI 调节器，其传递函数为：1 ()n ASR n n s W s K s ττ+= 3. 选择转速调节器参数 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 τ＝h n T ∑＝ 5⨯0.0106＝0.053s 转速环开环增益N K = 222 1622250.0106 n h h T +=⨯⨯∑ ＝1068.02 s - 于是，ASR 的比例系数为：n K ＝(1)2e m n h C T h RT βα+∑ 6 3.330.1290.056 10.32250.0033400.0106⨯⨯⨯==⨯⨯⨯⨯ 4. 校验近似条件 转速环截至频率为：cn ω＝ 1 N K ω＝N n K τ＝1068.00.05356.6⨯=1s -。 （1）电流环传递函数简化条件：cn ω≤ 15i T ∑ 现在， 1 5i T ∑ ＝ 171.4350.0028=⨯1s ->cn ω，满足简化条件。 （2）小时间常数近似处理条件：cn ω ≤ 现在， 163.03=>cn ω，满足近似条件。 5. 计算调节器电阻和电容 调节器原理图如图2－34，取0R =20K Ω，on C ＝1F μ，则 010.3220206.4n n R K R K ==⨯=Ω，取210K Ω。 6 3 0.0531021010 n n n C R τ= = ⨯⨯＝0.252F μ，取0.25F μ。 6. 校核转速超调量 max *%(%)2()n nom n b m T C n z C n T σλ∆∆∑=- 当h=5时， max %b C C ∆＝81.2%； 而nom n ∆＝ 1.1640 359.70.129 dnom e I R C ⨯==/min r ， 因此，%n σ＝359.70.0106 81.2%2 1.39.58%10%15000.056 ⨯⨯⨯ ⨯=<，能满足设计要求。