转速电流双闭环调试系统与改进

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转速﹑电流双闭环控制直流调速系统. .

的设计与仿真

专业：电气工程及其自动化班级：电气 1205 成员：国志超、董凯、小飞日期：2015年5月10日

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一、预备知识

1.转速﹑电流双闭环控制直流调速系统介绍

直流调速系统，传统上采用速度和电流的双闭环调速。这是从单闭环自动调速系统发展起来的。采用PI控制器的单闭环系统，虽然实现了转速的无静差调速，但因其结构中含有电流截止负反馈环节，限制了起制动的最大电流。加上电机反电势随着转速的上升而增加，使电流达到最大值之后迅速降下来。这样，电动机的转速也减小下来，使起动过程变慢，起动时间增长。为了提高生产率和加工质量，要求尽量缩短过渡过程时间。我们希望使电流在起动时始终保持在最大允许值上，电动机输出最大转矩，从而可使转速直线上升过渡过程时间大大缩短。另一方面，在一个调节器的情况下，输入端综合几个信号，各参数互相影响，调整也比较困难。为获得近似理想的起动过程，并克服几个信号在一处的综合的缺点，经研究与实践，出现了转速、电流双闭环调速系统。

2.理想启动过程

对于经常正﹑反转运行的调速系统，尽量缩短起、制动过程的时间是提高生产率的重要因素。为此，在电机最大允许电流和转矩受限制的条件下，应该充分利用电机的过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流为允许的最大值，使电力拖动系统以最大的加速度起动，到达稳态转速时，立即让电流降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这样的理想起动过程波形示于下图。这时，起动电流呈方形波，转速按线性增长。这是在最大电流（转矩）受限制时调速系统所能获得的最快的起动过程。

n idm n idl 0 理想起动过程波形

3. 转速﹑电流双闭环直流调速系统的组成

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。二者之间实行嵌套（或称串级）联接,如下图所示。图中，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

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流环在里面，称作环；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。

转速﹑电流双闭环直流调速系统

双闭环直流调速系统电路原理图

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二、设计参数直流电动机 UN=220 v nN=1500 r/min IN=100 A Ce=0.133 v*min/r 允许过载倍数λ=1.5 晶闸管装置放大系数电枢回路总电阻时间常数转速反馈系数电流反馈系数 KS=50 R=0.5Ω TL=0.02s Ts=0.0017s Tm=0.2s α=0.01 V*min/r β=0.05 V/A

三、按工程设计方法设计双闭环系统的调节器

双闭环调速系统的动态结构框图

1. 电流调节器的设计

在电流环的设计中，从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，有右图可以看出，采用I型系统就可。从动态要求上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作

用是有太大的超调，以保证电流在动电流环简化图态过程中不超过允许值，而对电网电

压波动的及时抗扰性知识次要的因素。为此，电流环以跟随性能为主，即应选用

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典型I型系统。

上图表明，电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型I型系统，显然应采用PI型电流调节器。

参数计算

1．确定时间常数