转速电流双闭环直流调速系统设计

转速电流双闭环直流调速系统设计

一.ACR和ASR的设计和参数计算： 1.电流环的设计：

根据题目要求，电流环按照典Ⅰ系统设计，电流环调节器采用PI调节器，其传递函数为W(1) 参数计算：

PWM的滞后时间常数TS ：

ACR?S?S?1???K?

ii?SiTS=

11==0.001s f1KHZ电流环小时间常数T?i：

T=T+T?iSoi=0.001s+0.001s=0.002s

电流反馈系数?：

?=Uim=

?Idm10=1.35V/A 2?3.7为将电流环校正为典Ⅰ系统，电流调节器的超前时间常数应对消掉控制对象的大时间常数Tl，即为满足

?=Til=0.015 s

?i ?5%，取KIT?i=0.5 = KKIi因此，KI?RS?=

12T?i=

1?1=250 s

2?0.002于是可以求得ACR的比例放大系数Ki：

R250?0.015?8?KK=K?=4.8?1.35=4.63

Iiis

所以电流环PI调节器的传递函数为：WACR?S??（2） 校验近似条件：

电流环截止频率wci?KI?250s 所以31?14.63?0.015S?1?

0.015STTm?3l1?1?54.8s

0.2?0.0151显然满足近似条件wci?3TTm l对于小时间常数的近似处理：

131TTs?oi11?1?333.3s

30.001?0.001131所以满足近似条件：wci?TTs oi电流环按照典Ⅰ系统设计，且取KIT?i=0.5，查表可知此时系统的动态性能指标为

?i=4.3%?5%，显然满足设计要求。

2.转速环设计 （1）参数计算

当Uim?10v时，nmax?nnom?200r/min 则??Unm?0.05v?min/r

??nmax?1T?n?2T?i?Ton=2?0.002+0.005=0.009s

转速调节器采用PI调节器，即W?ASRK??nnS?1??nS

按照典Ⅱ系统设计转速环，由ts?0.1s ts=T?nk?0.1得k?11.11 则选择h=5 那么

?n?hT?n=5?0.009=0.045s

按照Mrmin准则确定ASR参数：

KN?h?12h?T?n?2=262?5?0.009得

m22=1481.5

所以由KNK?R??CTnneKn?K??CTNnem?R?1481.5?0.045?1.35?0.12?0.2=5.4

0.05?85.4?0.045S?1?? ASR?S?0.045S所以转速环PI调节器得传递函数为W（2）校验近似条件：

转速环截止频率：wcn?KN?n?1481.5?0.045?66.7s

由于

?115T?i?1?1故满足电流环闭环传递函数简?100s?wcn，

5?0.002化近似条件

对于小时间常数近似处理：

1111?1??74.5s?wcn

32T?iTon32?0.002?0.005显然近似条件也是满足的

当转速环用PI调节器进行调节时，可以满足无静差的要求，对于动态性能指标应该按照ASR退饱和的情况进行考虑：

?Cmax2T?nR?Idm?Idl???100% ?n?CbCTnemnom其中，Idm??Inom ，Idl??Inom 按照Mrmin原则设计，h=5,查表有则:?n?0.812??Cmax

C

%=81.2%

b

2?0.009?8?2?3.7?100=18%?20%

0.12?0.2?200显然，转速环满足空载起动到额定转速时对转速超调量3.两个调节器的硬件电路中有关参数的计算：

?n ?20%的要求。

(1)含给定滤波与反馈滤波的PI型电流调节器ACR的参数计算：

由电流调节器得原理知

4Toi4?0.0011 Toi?RoCoi 则Coi???0.1pF

440K?Ro Ki?

RRi 则Ri?KiRo?4.5?40K??180K?

o?i 则????iRiCiCiRi0.015?0.08pF

180K?（1） 含给定滤波与反馈滤波的PI型转速调节器ASR的参数计算： Ton?4Ton4?0.051 则???0.5pF RCoConon4Ro40K?K?nRRno 则Rn?KnRo?5.4?40K??216K?

?n?RoCn 则Cn??n?Ro0.045?1.1pF 40K?4. 电流环反馈电阻的计算： Rs?Uim??Idm10??1.35? 2?3.7二．双闭环直流调速系统的原理。

转速电流双闭环调速系统中由于放置了转速调节器和电流调节器，从而实现了转速负反馈和电流负反馈，其中的电流负反馈可以得到近似的恒流的启动过程。闭环系统中的两个调节器串级联接，也就是把转速器的输出当作电流调节器的输入。而从闭环结构上看，电流环在里面，叫做内环，转速调节环在外边，叫外环，不言而喻，这样就形成了转速电流双闭环调速系统，同时，为了得到良好的静动态性能，系统中的两个调节器都采用PI调节器，原理图如下：

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