双闭环调速系统电流调节器的设计

2014-12-9 08:08| 编辑:电工学习网| 查看: 12834| 评论: 0

   设计分为以下几个步骤：
    1.电流环结构图的简化
    2.电流调节器结构的选择
    3.电流调节器的参数计算
    4.电流调节器的实现
    1.电流环结构图的简化
    简化内容
    忽略反电动势的动态影响
    等效成单位负反馈系统
    小惯性环节近似处理
    ① 忽略反电动势的动态影响及条件
    转速、电流双闭环调速系统：

忽略反电势E

电流调节过程比转速和反电动势的变化过程快得多，在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，即ΔE≈0。这时，电流环如下图所示。

忽略E条件：

② 等效成单位负反馈系统
如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定信号改成U*i(s) /β ，则电流环便等效成单位负反馈系统：

    ③ 小惯性环节近似处理
    最后，由于Ts 和 Toi 一般都比Tl 小得多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节，其时间常数为
    T∑i = Ts + Toi
    简化的近似条件为：

电流环结构图最终简化成：

    2. 电流调节器结构的选择
    典型系统的选择
    对电流环的要求：
    (a) 希望其跟随性能好（快）
    (b) 具有保护特性
    (c) 对电网电压波动的及时抗扰作用
    已知：跟随性能好 → 选择典型 I 型系统
    抗扰性能好 → 选择典型Ⅱ型系统

    经查表知，典型 I和典型Ⅱ抗
    扰性能接近。所以电流环一般应选典型 I 型，在这种情况下，跟随性能好，而抗扰性能也不差。
    电流调节器结构选择

从电流环结构图的最终简化形式表明，电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型 I 型系统，显然应采用PI型的电流调节器，其传递函数可以写成

    式中 Ki — 电流调节器的比例系数；
    τi — 电流调节器的超前时间常数。
    为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择

则电流环的动态结构图便成为典型I形式，其中

校正后电流环的结构和特性
①动态结构图:

②开环对数幅频特性:

    3. 电流调节器的参数计算
    电流调节器的参数有： Ki 和 τi
    其中

    （Tl 为已知参数）
    剩下的只有比例系数 Ki，可根据所需要的动态性能指标选取。
    在一般情况下，希望电流超调量σi < 5%，查表可知，可选 ξ =0.707，KI T∑i =0.5，则

（2-a）

由式

和式

得到

（2-b）

    注意：
    如果实际系统要求的跟随性能指标不同，式（2-a）和式（2-b）当然应作相应的改变。
    此外，如果对电流环的抗扰性能也有具体的要求，还得再校验一下抗扰性能指标是否满足。
    4. 电流环校验近似条件
    以上设计结果是在一系列假定条件下得到的，具体设计时必须加以校验。
    典型I型系统：

KI 为典型I型系统开环放大倍数
ωci电流环截止频率

近似条件			（晶闸管触发和整流装置的传函由一个滞后环节近似成惯性环节）
			（忽略反电势对电流环的作用）
			（处理小惯性环节的条件）