PAGE題目已知參數(shù)：某轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)采用晶閘管三相橋式全控整流電路供電，已知基本數(shù)據(jù)如下：電動機參數(shù)：Unom=220V，Inom=136A，nnom=1460r/min,Ra=0.2Ω，允許過載倍數(shù)λ=1.5；晶閘管裝置：放大系數(shù)Ks=40；電樞回路總電阻：R=0.5Ω；電樞回路總電感：L=15mH；電動機軸上的總飛輪力矩：GD2=22.5N·m2；電流反饋系數(shù)：β=0.05V/A；轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：α=0.007V·min/r；濾波時間常數(shù)：電流反饋濾波時間常數(shù)為Toi=0.002s,轉(zhuǎn)速反饋濾波時間常數(shù)為Ton=0.01s；2、設(shè)計指標(biāo)：電流超調(diào)量σi≤5%，轉(zhuǎn)速無靜差，空載啟動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量δn≤10%。設(shè)計要求：運用調(diào)節(jié)器工程設(shè)計法設(shè)計ASR與ACR，達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)，得到ASR與ACR的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。電流環(huán)設(shè)計為典1系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計為典2系統(tǒng)。設(shè)計出上述設(shè)計的直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的完整硬件實現(xiàn)原理圖，原理圖采用protel軟件畫圖。說明原理圖實現(xiàn)上述直流調(diào)速系統(tǒng)的原理。給出原理圖每個元件的型號與值，并說明選值依據(jù)。系統(tǒng)控制部分可以采用模擬電路或者微處理器實現(xiàn)。若采用微處理器實現(xiàn)，要說明實現(xiàn)流程以及核心軟件的算法。設(shè)計電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計確定時間常數(shù)整流裝置之后時間常數(shù)Ts。查表得，三相橋式電路的平均失控時間Ts=1.67ms電流濾波時間常數(shù)Toi。三相橋式電路每個波頭的時間是3.3ms，為了基本濾平波頭，應(yīng)有（1~2）Toi=3.33ms，因此取Toi=2ms。電流環(huán)小時間常數(shù)之和T∑i=Ts+Toi=3.67ms。確定電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)要求電流環(huán)設(shè)計為典1系統(tǒng)，電流環(huán)控制對象是雙慣性的，因此用PI型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為WACR（s）=。檢查對電源電壓的抗干擾性能：Tl=R/L=15mH/0.5Ω=30ms，Tl/T∑i=30/3.67=8.17，參看典1型系統(tǒng)動態(tài)抗干擾性能，各項指標(biāo)正常。計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)：τi=Tl=30ms。電流環(huán)開環(huán)增益：要求σi≤5%時，查表應(yīng)取KIT∑i=0.5,KI=0.5/T∑i=0.5/0.00367≈136.2s-1ACR比例系數(shù)為Ki=KIτiR/Ksβ=136.2×0.03×0.5/（40×0.05）≈1.022校驗近似條件電流環(huán)截止頻率：ωci=KI=136.2s-1校驗晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件=s-1≈199.6s-1＞ωci滿足近似條件校驗忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件Ce==V·min/rCm==1.26V·min/rTm===0.18s3=3s-1≈40.82s-1＜ωci滿足近似條件校驗電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件=×s-1≈182.4-1＞ωci滿足近似條件計算調(diào)節(jié)器電阻和電容電流調(diào)節(jié)器如圖1-1所示，按所運用運算放大器取R0=40KΩ，各電阻和電容之計算如下：Ri=KiR0=1.022×40KΩ=40.88KΩ取40KΩCi===0.75取0.75Coi===0.2取0.2圖1-1按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動態(tài)跟隨性能指標(biāo)為（查表）σi=4.3%＜5%滿足設(shè)計要求轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計確定時間常數(shù)電流環(huán)等效時間常數(shù)。KIT∑i=0.5，則=2T∑i=20.00367=0.00734s轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)Ton。為0.01s轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)T∑n。按小時間常數(shù)處理，取T∑n=+Ton=0.00734s+0.01s=0.01734s選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)按照設(shè)計要求，選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為WASR=計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)按跟隨和抗干擾性能都較好的原則，取h=5，則ASR的超前時間常數(shù)為τn=hT∑n=50.01734s=0.0867s可求得轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益KN==≈396.4s-2ASR的比例系數(shù)為Kn==≈11.7校驗近似條件轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為ωcn==Knτn=396.40.0867-1≈34.5s-1電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件=×s-1≈64.2s-1＞ωcn滿足簡化條件轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件=×s-1≈38.9s-1＞ωcn滿足近似條件計算調(diào)節(jié)器電阻和電容轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖2-1所示，取R0=40KΩ，則Rn=KnR0=11.740KΩ=468KΩ取470KΩCn===0.185取0.2Con===1取1圖2-1校核轉(zhuǎn)速超調(diào)量按退保和超調(diào)量的計算方法計算校驗它是否滿足設(shè)計要求：σn=2（）（λ-z）①查表得Cmax/Cb=81.2%,=代入①式得σn≈8.31%＜10%能滿足設(shè)計要求。分部原理圖及實現(xiàn)原理轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的硬件原理圖圖3-1按計算結(jié)果設(shè)置參數(shù)速度調(diào)節(jié)器的功能是對給定和反饋兩個輸入量進行加法、減法、比例和積分運算，使其輸出按某一規(guī)律變化。速度調(diào)節(jié)器由運算放大器輸入與反饋環(huán)節(jié)及二極管輸入保護組成。圖中二極管起輸入保護作用。電流調(diào)節(jié)器的工作原理基本上與速度調(diào)節(jié)器相同。電流負(fù)反饋與限流硬件原理圖圖3-2由運算放大器U4A和二極管D組成的電路起電流負(fù)反饋和限流的作用。當(dāng)電樞電流在正常范圍時，二極管橋式電路的四個二極管都導(dǎo)通，沒有電流流過R9。該電路的輸入輸出特性斜率為R8/R7，是正常的電流負(fù)反饋。當(dāng)電機電流超過規(guī)定值時，橋式電路中有兩個二級管截止，R9上有電流流過，此時電路的輸入輸出特性斜率為(R9+R8)\R7,U4A輸出電壓迅速增加，并通過電流調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)，從而使電機正常工作。轉(zhuǎn)速檢測與變換的硬件原理圖圖3-3轉(zhuǎn)速變換用于有轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)中，它將反映轉(zhuǎn)速變化并與轉(zhuǎn)速成正比的電壓信號變換成適用控制的電壓信號。輸入電壓經(jīng)R1和RP2分壓，調(diào)節(jié)電位器RP2可改變轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。三相橋式全控整流主電路及集成元件組成的6路雙脈沖相控觸發(fā)器圖3-4圖3-4為三相橋式全控變流器的集成化6路雙脈沖相控觸發(fā)電路，電路包括3片KC04移相觸發(fā)器，一片KC42脈沖列調(diào)制器，一片KC41C六路雙脈沖形成器。圖3-4-1KC41電路內(nèi)部原理圖KC41電路是脈沖邏輯電路。當(dāng)把移相觸發(fā)器的觸發(fā)胲沖輸入到KC41電路的1~6端時，由輸入二極管完成了補脈沖，再由T1~T6電流放大分六路輸出。補脈沖按+A→-C，-C→+B，+B→-A，-A→+C，+C→-B，-B→+A順序排列組合。T7是電子開關(guān)，當(dāng)控制7#端接邏輯“0”電平時T7截止，各路有輸出觸發(fā)脈沖。當(dāng)控制7#端接邏輯“1”電平（+15V）時，T7導(dǎo)通，各種無輸出觸發(fā)脈沖。KC41內(nèi)部原理圖見圖（1）。KC41應(yīng)用實例見圖（2），各點波形分別見圖（3）。圖中輸出端如果接3DK4作功率放大可得到800mA的觸發(fā)脈沖電流。使用2塊KC41電路相應(yīng)的輸入端并聯(lián)，二個控制端分別作為正反組控制輸入端，輸出接12個功率放大管。這樣就可組成一個12脈沖正反組控制可逆系統(tǒng)，控制端邏輯“0”電平有效。圖3-4-2KC42電路內(nèi)部原理圖KC42電路內(nèi)部原理圖見圖3-4-2。以三相全控橋式電路為例，來自三塊觸發(fā)器（KC04或KC09）13#端的觸發(fā)脈沖信號分別送入KC42電路的2#，4#，12#端，由T1、T2、T3進行節(jié)點邏輯或組合。T5、T6、T8組成一個環(huán)形振蕩器，由T4的集電極輸出來控制環(huán)形振蕩器的起振和停振，當(dāng)沒有輸入脈沖時，T4導(dǎo)通振蕩器停振。反之T4截止振蕩器起振。T6集電極輸出是一系列與來自三相六個觸發(fā)脈沖的前沿同步間隙60°的脈沖。經(jīng)T7倒相放大分別輸入三塊觸發(fā)器（KC04或KC09）的14#端。此時從KC04或KC09電路的