解--电流调节器的设计

运动控制系统

期中考试

电控学院自动化0905

贺奎（0906050509）

解： 电流调节器的设计 （1） 确定时间常数

1）整流装置滞后时间常数T s 。三相桥式电路的平均失控时间T s =0.0017s 。 2）流滤波时间常数T oi 。据题意给定T oi =0.002s 。

3）电流环小时间常数之和T ∑i 。按小时间常数近似处理T ∑i =S T +oi T =0.0037s 。 4）电磁时间常数T l 。T l =L

R =

15∗10−30.5

s −1

=0.03s −1。

5）电力拖动系统机电时间常数T m 。 T m =GD 2R

375C

e C m

C m =

30π

C e

C e =0.132V ∗min/r 所以T m =0.18s

（2）选择调节器结构

根据设计要求σi ≤5%,并保证稳态电流无差，可按典Ｉ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 调节器。传递函数为W ACR =

K i (τi S+1)

τi S

。

检查对电源电压的抗扰性能：T

l T ∑i

=0.03

0.0037≈8.11,其动态性能指标都可以接受。 （3）计算电流调节器参数

电流调节器超前时间常数：τi =T l =0.03s 。

电流环开环增益：要求σi ≤5%时，应取K l T ∑i =0.5,因此

K l =0.5T ∑i =0.5

0.0037s

≈135.1s −1

于是，ACR 的比例系数为 K i =

K l τi R K s β

=

135∗0.03∗0.540∗0.05

≈1.013

（4）校验近似条件

电流环戒指频率： ωci =K l =135.1s −1

1）校验晶闸管整流装置传递函数近似条件

13T s

=1

3∗0.0017s −1≈196.1>ωci 满足近似条件

2）校验忽略反电动势变化对电流环动态影响条件

3√1

T

m T l

=3∗√1

0.18∗0.03s −1≈40.82s −1<ωci 满足近似条件

3）校验电流环小时间常数近似处理条件

1

3√

1

T

s T Oi

=13

∗√

10.0017∗0.002

s −1≈180.8s −1>ωci 满足近似条件

（5）计算调节器电阻和电容 取R 0=40k Ω

R i =K i R 0=1.013∗40k Ω=40.52k Ω 取40 k Ω C i =

τi R i

=0.03

40∗103F =0.75∗10−6F =0.75uF 取0.75 uF C oi =

4T oi R 0

=

4∗0.00240∗103

F =0.2∗10−6F =0.2uF 取0.2 uF

转速调节器的设计

（1）确定时间常数

1）电流环等效时间常数1

K l

。K l T∑i=0.5,则

1

K l

=2∗T∑i=2∗0.0037s=0.0074s 2）转速滤波时间常数T on。根据题意T on=0.01s。

3）转速环小时间常数T∑n。按小时间常数近似处理，取

T∑n=1

K l

+T on=0.0074s+0.01s=0.0174s

（2）选择转速调节器结构

按照设计要求，选用PI调节器，其传递函数为W ASR=K n(τn S+1)

τn S

（3）计算转速调节器参数

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

τn=hT∑n=5∗0.0174s=0.087s

转速环开环增益K N=h+1

2h2T∑n2=6

2∗52∗0.01742

s−1≈396.4s−1

ASR的比例系数为K n=(h+1)βC e T m

2hαRT∑n =6∗0.05∗0.132∗0.18

2∗5∗0.007∗0.5∗0.0174

≈11.7

（4）检验近似条件

转速环截止频率为w cn=K N

w1

=K Nτn=396.4∗0.087s−1≈34.5s−1

1）电流环传递函数简化条件1

3√K l

T∑i

=1

3

√135.1

0.0037

s−1≈63.7s−1>w cn满足条

件

2）转速环小时间常数近似处理条件1

3√K l

T on

=1

3

√135.1

0.01

s−1≈38.7s−1>w cn满

足条件

（5）计算调节器电阻电容取R0=40kΩ

R n=K n R0=11.7∗40kΩ=468kΩ取470 kΩ

C n=τn

R n =0.087

470∗103

F=0.185∗10−6F=0.185uF取0.2 uF

C on=4T on

R0=4∗0.01

40∗103

F=1∗10−6F=1uF取1 uF

（6）校验转速超调量

σn=(∆C max

C b )(λ−z)∆n N

n∗

T∑n

T m

①

∆n N=I dN R

C e

②

联立①②得σn=2∗81.2%∗1.5∗136∗0.5

0.132

1460

∗0.0174

0.18

≈8.31%<10%符合设计要

求

综上所述W ACR=1.013(0.03S+1)

0.03S W ASR=11.7(0.087S+1)

0.087S