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双闭环调速系统ASR和ACR结构及参数设计

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. .

取R0=40k?,由公式(3-11)、(3-12)和(3-13)得:

Rn?7.07?40k??282.8k?,取285k?;

Con0.133F?0.47?F,取0.47?F; 3285?104?0.015?F?1.5?10?6F?1.5?F,取1.5?F 340?10Cn?

第四章 转速调节器退饱和时转速超调量的计算

当h=5时,由表4-1查得,?n=37.6%,不满足?n ≤ 10%的条件。实际上,由于表3-1是按线性系统算的,而突加阶跃给定时,ASR饱和,不符合线性系统的前提,应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量。

如果调节器没有饱和限幅的约束,调速系统可以在很大的范围内线性工作,则双闭环系统启动时的转速过渡过程就会产生超调量较大。实际上,突加给定电压后,转速调节器很快进入饱和状态,输出恒定的限幅电压,使电动机在恒流的条件下起动,而转速则按线性规律增长。

表4-1 典型II型系统阶跃输入跟随性能指标

h ? tr / T ts / T k 3 52.6% 2.4 12.15 3 4 43.6% 2.65 11.65 2 5 37.6% 2.85 9.55 2 6 33.2% 3.0 10.45 1 7 29.8% 3.1 11.30 1 8 27.2% 3.2 12.25 1 9 25.0% 3.3 13.25 1 10 23.3% 3.35 14.20 1 计算退饱和超调量时,起动过程可按分段线性化的方法处理。当ASR饱和时,

?相当于转速环开环,电流环输入恒定电压Uim,如果忽略电流环短暂的跟随过程,

a

. .

其输出量也基本上是恒值Idm,因而电动机基本上按照恒加速起动。这一阶段完成时有

Id?Idm,n?n?

ASR退饱和后,转速环恢复到线性范围内运行,系统的结构框图如图4-1所示。描述系统的微分方程和前面分析线性系统跟随性能时相同,只是初始条件不同了。分析线性系统跟随性能时,初始条件为n(0)=0,Id(0)=0。讨论退饱和超调时,其初始条件是

n(0)=n?,Id(0)?Idm

由于初始条件发生了变化,尽管两种情况的动态结构图和微分方程完全一样,过渡过程还是不同的。

图4-1 ASR退饱和后系统结构框图

当ASR选用PI调节器时,上图电流作用点前面的环节可以归纳为

?Kn(?ns?1),由于对我们的目的有用的是在稳态转速n?以上超调的部分,即

??ns(T?ns?1)只考虑实际转速与给定转速的差值?n?n?n?,相应的可以把图4-1的坐标原点转移,初始条件换为n(0)=0, Id(0)?Idm。由于图4-2的给定为零,可以不画,而把?n的负反馈作用反映到主通道的第一个环节输出量上来,这里不再赘述。

a

. .

图4-2 以转速超调值?n为输出量的结构图

将图4-2和讨论典型Ⅱ型系统抗扰性能所用的结构图相比,不难发现它们完全一样,因此可以利用典型Ⅱ型系统抗扰性能指标来计算退饱和超调量。在典型Ⅱ型系统抗扰性能指标中

Cb?2FK2T (4-1)

对比图4-2知

K2?R,T?T?n CeTm而 F?Idm?IdL (4-2) 所以?n的基准值是

?nb?2RT?n(Idm?IdL) (4-3)

CeTm令?表示电机允许的过载倍数,即

Idm??IdN (4-4)

z表示负载系数,则

IdL?zIdN (4-5)

?nN为调速系统的额定稳态速降,?nN=

IdNRCe,代入式(4-3)可得

a

. .

?nb?2(??z)?nNT?n (4-6) Tm作为转速的超调量?n,其基准值应该是n?,因此退饱和超调量可以由表4-2列出的?CmaxCb数据经基准值换算后求得,即

?n?(?Cmax?nT?Cmax?nb)?=2()(??z)?N?n (4-7)

CbnTmCbn根据已知条件,由式(4-4)解得

??Cen?IdLR知: KSIdm339=?1.1 IdN308由公式Uc?IdL?UcKs?Cen6.5?35?0.196?1000??175A

R0.18再由式(4-5)解得

z?IdL175??0.57IdN308

由表4-2查得h=5时

?Cmax=81.2% Cb所以,由式(4-7)解得:

308?0.180.0266?n?2?81.2%?(1.1?0.57)?0.196??5.4%<10%

10000.12所以,能够满足设计要求。

表4-2 典型II型系统动态抗扰性能指标与参数的关系

h 3 4 5 6 7 8 9 10 a

. .

Cmax/Cb tm / T tv/T 72.2% 2.45 13.60 77.5% 2.70 10.45 81.2% 2.85 8.80 84.0% 3.00 12.95 86.3% 3.15 16.85 88.1% 3.25 19.80 89.6% 3.30 22.80 90.8% 3.40 25.85

结论

本次电力拖动自动控制课程的课设题目为双闭环调速系统ASR和ACR结构及参数设计。通过对双闭环调速系统的整体设计,不仅巩固了课程学习的内容,而且加深了我们对电力拖动这门课程的认识,亲身体会到了它在实际应用中的作用,更加是我们系统的理解了调速系统设计内容、步骤及一些注意事项。

a

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