双闭环直流调速系统设计

双闭环直流调速系统设计 一、 系统组成与数学建模 1）系统组成 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，电流环在里面，称作内环；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。 为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用 P I 调节器，这样构成的双闭环直流调速系统的电路原理图示于下图。图中标出了两个调节器输入输出电压的实际极性，它们是按照电力电子变换器的控制电压 Uc 为正电压的情况标出的，并考虑到运算放大器的倒相作用。 TG n ASR ACR U*n + - Un Ui U*i + - Uc TA V M + - Ud Id UPE L - M T+ 图3-2 转速、电流双闭环直流调速系统结构 ASR—转速调节器 ACR—电流调节器 TG—测速发电机 内环 外环 2）数学建模 图中WASR(s)和WACR(s)分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。如果采用PI调节器，则有 ssKsWiiiACR1)( ssKsWnnnASR1)( 二、 设计方法 采用工程设计法 1、设计方法的原则： （1）概念清楚、易懂； （2）计算公式简明、好记； 双闭环直流调速系统电路原理图 + + - + - M TG + - + - RP2 n U*n R0 R0 Uc Ui TA L Id Ri Ci Ud + + - R0 R0 Rn Cn ASR ACR LM GT V RP 1 Un U*i LM M TUPE 双闭环直流调速系统的动态结构图 （3）不仅给出参数计算的公式，而且指明参数调整的方向； （4）能考虑饱和非线性控制的情况，同样给出简单的计算公式； （5）适用于各种可以简化成典型系统的反馈控制系统。 2、工程设计方法的基本思路: （1）选择调节器结构,使系统典型化并满足稳定和稳态精度。 （2）设计调节器的参数，以满足动态性能指标的要求。 一般来说，许多控制系统的开环传递函数都可表示为 n1iirm1jj)1()1()(sTssKsW 上式中，分母中的 sr 项表示该系统在原点处有 r 重极点，或者说，系统含有 r 个积分环节。根据 r=0，1，2，… … 等不同数值，分别称作0 型、I 型、Ⅱ型、… … 系统。 自动控制理论已经证明，0 型系统稳态精度低，而Ⅲ型和Ⅲ型以上的系统很难稳定。 因...