文档介绍：KPSF-35传动用自动
职业技能鉴定高级技师论文
论文题目：电流自适应与平波电抗器在
控制系统中的组合应用
电流自适应与平波电抗器在 KPSF-35传动用 自动控制系统中的组合应用
［关键词］ 传动系统 平波电抗器 电流自适应
［摘要］:
传动用自控系统设计，传统的设计是采用平波电抗器维持电流连续来维持电 流连续和限制电流脉动，以此来确保控制对象的工作，但此种设计造成系统铜耗 较多、系统体积庞大笨重。电流自适应也可解决问题但效果欠佳，本设计采用“电 流自适应与平波电抗器组合应用” 的解决方案，充分利用了各自的优点，既降低 了铜耗又最大限度满足了系统的动态和稳态要求，提高了系统的性能价格比。
一、 概述
在要求较高的传动用自动控制系统设计中， 被控制对象通常是他励直流电动 机，控制上采用电流、转速双闭环满足系统的动态要求和静态要求。可控电源作 为执行部件，为使控制对象直流电动机运行特性满足要求， 必须保证其电流连续， 传统的设计采用平波电抗器来维持电流连续和限制电流脉动。设计平波电抗器 时，一般系统理论上电流连续的临界点在 5%额定电流，5%额定电流以下电流仍 为断续区，若系统要求更高，平波电抗器电感量还要加大。因为电抗器电感量较 大，造成系统体积庞大笨重，又因铜耗较多，使性能价格比下降，同时在轻微负 载时仍不能保证电流连续。
从系统设计的角度和经典控制论的看，电流连续与断续仅仅是电流环数学模 型的不同，系统其他环节模型均没有改变。为此，只需要在电流断续时将电流环 数学模型与电流连续时数学模型保持一致即可解决电流断续的问题， 即引入电流
自适应环节，采用电流自适应环节，理论上可达到使用平波电抗器时的数学模型， 从而达到原设计要求满足动态指标。但实际上只是近似，实验证明， 电流断续检
测器LDJ的投入不可能达到理想化，整流输出平均电压一整流输出平均电流之 间的数学模型，也只能近似与电流连续时相等，调节器小参数的改变和忽略对系 统还是有一定影响。
考虑被控制对象对电流连续及电流脉动的要求，充分利用平波电抗器的优 点、电流自适应环节的优点，进行优化组合组成“平波电抗器 +电流自适应”方
案。
本次设计在20%额定电流以上采用平波电抗器维持电流连续， 20%额定电流 以下采用电流自适应，平波电抗器电感量由原来的 ,经 实践检验满足KPSF-35系统的动态响应指标（cr< 5%，on< 10%）要求。
二、 电流断续对直流电动机的机械特性以及传动系统的影响
1电流连续时直流电动机的机械特性
电动势公式 Ea =Ce「n
Ea——直流电动机电枢端电动势
Ce――直流电动机的电势常数
①一一直流电动机每极下磁通 n ――直流电动机轴上转速
转矩势公式
T―― 直流电动机的电磁转矩 Ct ――直流电动机的转矩常数 Id―― 直流电动机电枢电流
电压方程
U d = Ea I d Ra
Ra——直流电动机电枢电阻
机械特性
J。_Id Ra
Ce" Ce「
将可控整流输出的一般形式 Ud =Ud°cos—N^U - IdD 代入上式
电流连续时机械特性为
Ud0 cos R
n N「U _ I d n° - •■: n
Ce① Ce①
R—电枢回路