双闭环直流调速系统(课程设计)剖析

1.29.5

0.0274

0.113281.2% 2.1 4.2%10%

16000.1⨯=⨯⨯⨯⨯=< （3-27） 满足课题所给要求。

4.仿真实验：

为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，如图2所示。

图2 转速、电流双闭环直流调速系统结构

图2中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE 。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统

综上所述，采用转速，电流双闭环直流调速系统能更好的完成本题的设计要求，现采用转速，电流双闭环直流调速系统进行设计，如图3所示：

图5双闭环调速系统上升时间最大波形图上升时间最小波形如图6所示：

图6 双闭环调速系统上升时间最小波形图

经过双闭环调速系统上升时间最大波形与双闭环调速系统上升时间最小波形对比可知：限幅值越大上升时间r t 越小，限幅值越小上升时间r t 越大；同时r t 值越大，超调越小；r t 值越小，超调越大。

在符合设计要求的情况下，经过多次的参数调整，得到一组较好的调节参数，如表1和图7所示：

晶闸管放

大系数Ks 机电时间

常数m T

电磁时间常数l T

电流反馈系数

转速反馈系数α 允许过载倍数λ

30

0. 1s

0.01s

3V/A

0.005vmin/r

1.5

on T oi T e C R r t ASR 限幅值

0.02s 0.002s 0.113Vmin/r

9.5Ω

2s ±6.1V

ACR

ASR

ACR 限幅值

n τ

i K I K n K N K ±8.7V 0.137s 0.143 135.11S -

15.6

159.842

S -

i R i C n R n C i τ 6K Ω

1.75F

μ

550K Ω

0.22F

μ

0.01s

表1双闭环调速系统调节参数

图7 双闭环调速系统波形图

由此可得：双闭环调速系统采用PI调节规律，它不同于P调节器的输出量总是正比与其输入量，PI调节器它的输出量在动态过程中决定于输入量的积分，到达稳态时，输入为零，输出的稳态值与输入无关，是由它后面的环节的需要来决定的。

5.仿真波形分析

从波形中，我们分析可知其起动过程可分三个阶段来分析：

第Ⅰ阶段：电流上升阶段。

突加给定电压Un*后，通过两个调节器的控制，使Ua，Ud，Ud0都上升。由于机电惯性的作用，转速的增长不会很快。在这一阶段中,ASR由不饱和很快达到饱和,而ACR 不饱和,确保电流环的调节作用.

第Ⅱ阶段：是恒流升速阶段。

从电流升到最大值开始，到转速升到给定值n*为止，这是起动过程中的重要阶段。在这个阶段，ASR一直是饱和的，转速环相当于开环状态，系统表现为在恒值电流给定Uim*作用下的电流调节系统，基本上保持恒定。因而拖动系统的加速度恒定，转速呈线性增长。

第Ⅲ阶段：转速调节阶段。

在这阶段开始，转速已达到给定值，转速调节器的给定与反馈电压平衡，输入偏差为零。转速超调后，ASR输入端出现负的偏差电压，使他退出饱和状态，其输出电压的给定电压Ui*立即下降，主电流Id也因而下降。但在一段时间内，转速仍继续上升。达到最大值后，转速达到峰值。此后，电机才开始在负载下减速，电流Id也出现一段小于Id0的过程，直到稳定。在这最后的阶段，ASR和ACR都不饱和，同时起调节作用。

根据仿真波形，我们可以对转速调节器和电流调节器在双闭环直流调速系统中的作用归纳为：