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双闭环调速系统电流调节器的设计

时间:2015-09-19 18:51来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
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

    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:

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    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

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    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
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    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;
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    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
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    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)
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    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) 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

(忽略反电势对电流环的作用)
(处理小惯性环节的条件)

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