逻辑无环流可逆调速系统设计Word下载.docx

1、逻辑无环流可逆调速直流系统主要分为三部分：主电路和稳压电源，驱动电路，逻辑无环流控制器。系统原理图如图1.1。图1.1 逻辑无环流可逆调速系统原理图ASR速度调节器ACR1ACR2正反组电流调节器GTF、GTR正反组整流装置VF、VR正反组整流桥DLC无环流逻辑控制器HX推装置TA交流互感器TG测速发电机M工作台电动机LB电流变换器AR反号器GL过流保护环节2逻辑无环流直流调速系统参数和缓解特性的测定2.1电枢回路电阻R的测定电枢回路的总电阻R包括电机的电枢电阻Ra，平波电抗器的直流电阻RL和整流装置的阻Rn，即R=Ra+RL+Rn为测出晶闸管整流装置的电源阻，可采用福安比较法来测定电阻。将变

2、压器RP（可采用两只900电阻并联）接入被测系统的主电路，并调节电阻负载至最大。测试时电动机不加励磁，并使电机堵转。MCL-31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。调节偏移电压电位器RP2，使=150。合上主电路电源开关。调节Ug使整流装置输出电压Ud=110V，然后调整RP使电枢电流为0.88A，读取电流表A和电压表V的数值为，则此时整流装置的理想空载电压为调节RP，使电流表A的读数为0.44A。在Ud不变的条件下读取A,V表数值，则求解两式，可得电枢回路总电阻如把电机的电枢两端短接，重复上述实验，可得则电机的电枢电阻为同样，短接电抗器两端，也可测得电抗器之久电阻RL。测试结果：当

3、示波器显示如图2.1时，开始测定参数。图2.1 表2.1电枢回路总电阻测试79620.440.88据公式得，表2.2 平波电抗器的直流电阻RL与整流装置的阻Rn之和测试8291表2.3整流装置的阻Rn与电枢电阻Ra之和测试7185所以可得：电枢回路总电阻 R38.64 整流装置的阻Rn13.63 电枢电阻Ra18.19 平波电抗器的直流电阻RL6.822.2主电路电磁时间常数的测定采用电流波形法测定电枢回路电磁时间常数Td，电枢回路突加给定电压时，电流id按指数规律上升 其电流变化曲线如图2.1所示。当t =Td时，有 电机不加励磁。调节Uct，监视电流表的读数，使电机电枢电流为（5090）

4、Inom。然后保持Uct不变，突然合上主电路开关，用示波器拍摄id=f（t）的波形，由波形图上测量出当电流上升至63.2 稳定值时的时间，即为电枢回路的电磁时间常数Td。图2.2 电流变化曲线测定结果如图2.3图2.3主电路电磁时间常数的测定由图2.3可知，电磁时间常数三相桥式整流电路L=0.693=0.693796.74mH 取L=0.80H=0.02s2.3电动机电势常数和转矩常数的测定将电动机加额定励磁，使之空载运行，改变电枢电压Ud，测得相应的n，即可由下式算出CeCe的单位为V/（r/min）转矩常数（额定磁通时）CM的单位为N.m/A，可由Ce求出由实验测得两组数据表2.4 电动机

5、电势常数的测定Ud/V177147n/（rad/s）12001000由公式得，2.4系统机电时间常数Tm的测定系统的机电时间常数可由下式计算 由于TmTd，也可以近似地把系统看成是一阶惯性环节，即当电枢突加给定电压时，转速n将按指数规律上升，当n到达63.2 稳态值时，所经过的时间即为拖动系统的机电时间常数。测试时电枢回路中附加电阻应全部切除。MCL31的给定电位器RP1逆时针调到底，使Uct=0。电动机M加额定励磁。调节Uct，将电机空载起动至稳定转速1000r/min。然后保持Uct不变，断开主电路开关，待电机完全停止后，突然合上主电路开关，给电枢加电压，用示波器拍摄过渡过程曲线，即可由此

6、确定机电时间常数。实测曲线如图2.4所示：由实验测得：Tm=37ms图2.4 系统机电时间常数Tm的测定2.5测速发电机特性的测定电动机加额定励磁，逐渐增加触发电路的控制电压Uct，分别读取对应的UTG，的数值若干组，即可描绘出特性曲线UTG=f（n）。晶闸管整流装置放大倍数。实验结果如表2.5表2.5测速发电机特性的测定n（r/min）110013001400Uct（V）6.897.638.308.999.68UCT （V）1.071201.361.551.76Ud（V）152.50166.51180.28194.83209.34分析可知 取Ks203驱动电路的设计由晶闸管供电的双闭环直流调

7、速系统，整流装置采用三相桥式电路，由第二章测的，基本数据如下：直流电动机：220V, 185W, 1.1A, 1600r/min；晶闸管装置放大系数：Ks20电枢回路总电阻：R=24.35；时间常数：Td=21ms，Tm=49ms；电流反馈系数：转速反馈系数：设计要求：设计电流调节器，要求电流超调量；设计转速调节器，要求转速超调量3.1电流调节器的设计3.1.1电流调节器的原理图如图3.1图3.1 电流调节器原理图3.1.2电流调节器的参数计算1.确定时间常数1）整流装置滞后常数Ts。三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.0017s。2）电流滤波时间常数Toi。三相桥式电路每个波头时间是3.3m

8、s，为了基本滤平波头，应有（12）Toi=3.33ms，因此取Toi=2ms=0.002s。3）电流环小时间常数之和。按小时间常数近似处理，取2选择电流调节器结构根据设计要求，并保证稳态电流无差，可按典型型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性的，因此可用 型电流调节器，其传递函数为：检查对电流电压的抗扰性能：，参照附录表1的典型型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的。3.计算电流调节器参数电流调节器超前时间常数：电流环开环增益：要求时，按照附录表2，应取，因此于是，ACR的比例系数为4.校验近似条件电流环截止频率： 晶闸管整流装置传递函数的近似条件满足近似条件。 忽略反电动势变化对电

9、流环动态影像的条件 电流环小时间常数近似处理条件5计算调节器电阻和电容如图3.2，按所用运算放大器取，各电阻和电容值为图3.2 PI型电流调节器 ，取,取按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为，满足设计要求。3.2速度调节器的设计3.2.1速度调节器的原理图原理图如图3.3图3.3 电流调节器原理图3.2.2速度调节器的参数计算1）电流环等效时间常数:有前面的计算可得 2）转速滤波时间常数 ：有条件可知s3）转速环时间常数 ：s2. 选择转速调节器结构按照设计要求，选用PI调节器，其传递函数表达式为3. 计算转速调节器参数按跟随和抗扰性能都比较好的原则，取 ,则ASR的超前时间常数为

10、转速开环增益ASR的比例系数4.检验近似条件由公式 可得转速环截止频率为（1）电流环传递函数简化条件为（2）转速环小时间常数近似处理条件为均满足近似要求。5.计算调节器电阻和电容根据图3.4，取=40K图3.4 PI转速调节器， .取6.校核转速超调量当 时，由附录表3得，不能满足设计 的要求。实际上，由于表3是按线性系统计算的，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退饱和的情况计算超调量。下面对转速调节器退饱和时转速超调量的计算：设理想空载启动时 ， ， 带入 可得 ，可以满足设计要求。3.3触发电路的设计3.3.1系统对触发器的要求1）为保证较宽的调速围和可逆运行，要求触发脉冲能够在180围移向。2） 对于三相全控桥式整流电路，为了保证可控硅可靠换流，要求触发脉冲宽度大于60，或者用双窄脉冲。3）对可逆系统，为了防止逆变颠