文档介绍：目录
第一章设计任务分析 1
课题的内容与要求 1
系统概述 2
第二章电力拖动系统的性能指标分析 3
3
4
第三章双闭环有环流可逆调速系统电路设计 5
转速、电流调节器的设计 5
电流调节器设计 6
转速调节器设计 9
第四章设计总结 13
参考文献 14
第一章设计任务分析
课题的内容与要求
设计题目:
某天车直流双闭环有环流调速系统中电流调节器及转速调节器的设计
设计要求:
为某天车设计一个调速范围宽、起制动性能好的直流双闭环调速系统,且拟定该系统由大功率晶体管调制放大器给电动机供电。已知系统中直流电动机主要数据如下:
(1)直流电机型号:Z2-41型
额定功率Pe=3kW;额定电压Ue=220V;额定电流Ie=;额定转速ne=1500r/min;电枢回路总电阻R=;电磁时间常数Tl=;机电时间常数Tm=;电动势系数Ce=/(r·min-1 );允许过载系数λ=。
晶体管PWM功率放大器:工作频率 2kHz; H型双极性;Ks=40.
直流电源电压:264V
(2)主要技术指标:
调速范围0-1500 r/min 电流过载倍数:
速度控制精度 %(额定转速时), 空载起运到额定转速时的转速超调量σn%≤10%。
(3)反馈数据:
电流反馈系数:β=(≈10V/);
转速反馈系数:α= min/r(≈10V/ nn)。
(1)选择控制系统的控制方案。
(2)画出系统控制图并计算有关参数。
(3)设计电流调节器、转速调节器,选择相关的电路元件。如果采用微机控制,则要求确定算法及软件流程图。
系统概述
转速、电流双闭环直流调速系统是性能很好,应用最广泛的直流调速系统,采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。转速、电流调速系统可以实现在允许条件下的最快起动,可以再保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
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)。
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本课程设计就要求结合给定的初始条件来完成直流双闭环调速系统的设计,其中包括绘制该调速系统的原理图,对调节器进行工程设计,选择调节器的参数等。要实现直流双闭环调速系统的设计需先对控制系统的组成及工作原理有一定深入的理解,弄清楚调速系统每个组成部分的作用,弄清楚转速环和电流环的工作原理,合理选择调节器的参数以便进行合理的工程设计。
第2章电力拖动系统的性能指标分析
静态指标代表调速系统在稳定运行中的各种性能,主要指调速范围和静差率。
1. 调速范围:生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围,用字母D表示,即D==01500 r/min 电流过载倍数:
2. 静差率:当系统在某一转速下运行时,负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落,与理想空载转速之比,称作静差率s,即S=
图2-1 转速、电流双闭环直流调速系统
ASR-转速调节器 ACR-电流调节器 TG-测速发电机
TA-电流互感器 UPE-电力电子变换器—转速给定电压
-转速反馈电压-电流给定电压-电流反馈电压
图 2-2 典型的阶跃响应过程和跟随性能指标
一般来说,调速系统的动态指标以抗扰性能为主,而随动系统的动态指标则以跟随性能为主。
在给定信号或参考输入信号的作用下,系统输出量的变化情况可用跟随性能指标来描述。常用的阶跃响应跟随性能指标有上升时间、超调量和调节时间。
(1)上升时间:在跟随过程中,输出量从零起第一次上升到稳定值所经过的时间。
(2)超调量反映系统的相对稳定性。超调量越小,相对稳定性越好。
(3)调节时间:给定量作用于系统开始到被调量进入稳定区域的时间。
抗扰性能指标标志着控制系统抵抗扰动的能力。常用的抗扰性能指标为动态降落和恢复时间。
(1)最大动态速降反映了系统抗干扰的能力和稳定性。
(2)恢复时间反映系统的抗扰能力。
一般来说,双闭环调速系统具有比较满意的动态性能。对于调速系统,最重要的动态性能是抗扰性能。主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。
综上所述,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可以分别归纳如下:
1. 转速调节器的作用
(1)转速调节器是调速系统的主导调节器,它使转速 n 很快地