交直流調(diào)速課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

1、題目：

雙閉環(huán)可逆直流脈寬PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2、設(shè)計(jì)目的

1對(duì)先修課程（電力電子學(xué)、自動(dòng)限制原理等）的進(jìn)一步理解與運(yùn)用

2運(yùn)用《電力拖動(dòng)限制系統(tǒng)》的理論學(xué)問(wèn)設(shè)計(jì)出可行的直流調(diào)速系統(tǒng)，通過(guò)

建模、仿真驗(yàn)證理論分析的正確性。也可以制作硬件電路。

3同時(shí)能夠加強(qiáng)同學(xué)們對(duì)一些常用單元電路的設(shè)計(jì)、常用集成芯片的運(yùn)用以

及對(duì)電阻、電容等元件的選擇等的工程訓(xùn)練。達(dá)到綜合提高學(xué)生工程設(shè)計(jì)與動(dòng)手

實(shí)力的目的。

3、系統(tǒng)方案的確定

自動(dòng)限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般要閱歷從“機(jī)械負(fù)載的調(diào)速性能（動(dòng)、靜）一電機(jī)

參數(shù)一主電路一限制方案”（系統(tǒng)方案的確定）一”系統(tǒng)設(shè)計(jì)一仿真探討一參數(shù)

整定一直到理論實(shí)現(xiàn)要求一硬件設(shè)計(jì)制版、焊接、調(diào)試”等過(guò)程，其中系統(tǒng)方

案的確定至關(guān)重要。為了發(fā)揮同學(xué)們的主管能動(dòng)作用，且避開(kāi)方案及結(jié)果雷同，

在選定系統(tǒng)方案時(shí)，規(guī)定外的其他參數(shù)有同學(xué)自己選定。

1主電路接受二極管不行控整流，逆變器接受帶續(xù)流二極管的功率開(kāi)關(guān)管

IGBT構(gòu)成H型雙極式限制可逆PWM變換器；

2速度調(diào)整器和電流調(diào)整器接受P1調(diào)整器；

3機(jī)械負(fù)載為抗拒性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速范圍D=2；系統(tǒng)飛輪矩（含電機(jī)及傳

動(dòng)機(jī)構(gòu)）

4主電源：可以選擇單相溝通220V供電；變壓器二次電壓為67V；

1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的參數(shù)：略

4、設(shè)計(jì)任務(wù)

1總體方案的確定；

2主電路原理及波形分析、元件選擇、參數(shù)計(jì)算；

3系統(tǒng)原理圖、穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖、主要硬件結(jié)構(gòu)圖；

4限制電路設(shè)計(jì)、原理分析、主要元件、參數(shù)的選擇；

5調(diào)整器、PWM信號(hào)產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)；

6檢測(cè)及反饋電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算;

5、課程設(shè)計(jì)報(bào)告的要求：

1不準(zhǔn)相互抄襲或代做，一經(jīng)查出，按不及格處理；

2報(bào)告字?jǐn)?shù)：不少于8000字（含圖、公式、計(jì)算式等）。

3形式要求：以《福建農(nóng)林高校本科生課程設(shè)計(jì)》（工科）的規(guī)范化要求撰

寫(xiě)。要求文字通順、字跡工整、公式書(shū)寫(xiě)規(guī)范、報(bào)告書(shū)上的圖表允許徒手畫(huà)，但

必需清晰、正確且要有圖題。

4必需畫(huà)出系統(tǒng)總圖，總圖不準(zhǔn)徒手畫(huà)，電路圖應(yīng)清潔、正確、規(guī)范。未進(jìn)

行具體設(shè)計(jì)的功能塊允許用框圖表示，且功能塊之間的連線允許用標(biāo)號(hào)標(biāo)注。

6、參考資料

1電氣傳動(dòng)限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)李榮生主編機(jī)械工業(yè)出版社2004.6

2新型電力電子變換技術(shù)陳國(guó)呈中國(guó)電力巴版社

3電力拖動(dòng)自動(dòng)限制系統(tǒng)，上海工業(yè)高校陳伯時(shí)機(jī)械工業(yè)出版社

4電力電子技術(shù)王兆安黃俊主編機(jī)械工業(yè)出版社2000.1

雙閉環(huán)可逆直流脈寬PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、總體方案設(shè)計(jì)

直流調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的方案是轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，接受串級(jí)限制

的方式。本設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋環(huán)為外環(huán)，其作用是保證系統(tǒng)的穩(wěn)速精度；電流

負(fù)反饋環(huán)為內(nèi)環(huán)，其作用是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距限制，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)限流以及改善

系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在突加給定下的跟隨性能、動(dòng)

態(tài)限流性能和抗擾動(dòng)性能等，都比單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)好。

轉(zhuǎn)速調(diào)整器與電流調(diào)整器串極聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)速調(diào)整器的輸出作為電流調(diào)整器的輸

入，再用電流調(diào)整器的輸出去限制PWM裝置。其中脈寬調(diào)制變換器的作用是：用

脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率確定、寬度可變的掠沖

電壓序列，從而可以變更平均輸出電壓的大小，以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

直流PWM限制系統(tǒng)是直流脈寬調(diào)制式調(diào)速限制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，與晶閘管直流調(diào)速系

統(tǒng)的區(qū)分在于用直流PWM變換器取代了晶閘管變流裝置，作為系統(tǒng)的功率驅(qū)動(dòng)

器，系統(tǒng)構(gòu)成原理圖如下所示：

直流PWM系統(tǒng)原理圖

其中屬于脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)主要由調(diào)制波發(fā)生器GM、脈寬調(diào)制器UPM、邏輯延時(shí)

環(huán)節(jié)DLD和電力晶體管基極的驅(qū)動(dòng)器GD和脈寬調(diào)制（PWM）變換器組成。最關(guān)鍵

的部件為脈寬調(diào)制器。

模擬式脈寬調(diào)制器本質(zhì)為電壓-脈沖變換裝置，它是由一個(gè)運(yùn)算放大器和幾個(gè)輸

入信號(hào)構(gòu)成電壓比較器。去處放大器工作在開(kāi)環(huán)狀態(tài)，在電流調(diào)整器的輸出1艮制

信號(hào)Uc的限制下，產(chǎn)生一個(gè)等幅、寬度受Uc限制的方波脈沖序列，為PUM變

頻器供應(yīng)所需的脈沖信號(hào)。脈寬調(diào)制器按所加輸入端調(diào)制信號(hào)不同，可分為鋸齒

成頻率確定寬度可變的脈沖電壓序列，從而平均輸出電壓的大小，以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)

速。

H形雙極式逆變器電路如圖1-3所示。這時(shí)可動(dòng)機(jī)M兩端電壓U.8的極性隨

開(kāi)關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電壓的極性變更而變更。

圖1-3H形雙極式逆變器電路

雙極式逆變器的四個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓波形如圖4所示。

圖1-4H形雙極式逆變器的驅(qū)動(dòng)電壓波形

他們的關(guān)系是:=Ug4=-Ug2=-43。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)0W晨時(shí),

晶體管.、V7；飽和導(dǎo)通而『小?截止，這時(shí)當(dāng)晨4/<7時(shí)，丫小

V7；截止，但口、也不能立刻導(dǎo)通，電樞電流。經(jīng)丫2、續(xù)流，這時(shí)

UAB=-UsoU.在一人周期內(nèi)正負(fù)相間，這是雙極式PWM變換器的特征，其電

壓、電流波形如圖2所示。電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)體現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)電壓正、負(fù)脈沖的寬窄上。

當(dāng)正脈沖較寬時(shí)，則4仍的平均值為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)正脈沖較窄時(shí),

則反轉(zhuǎn)；假如正負(fù)脈沖相等，勒=],平均輸出電壓為零，則電動(dòng)機(jī)停止。

雙極式限制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為

tT-t()

以=?,-^=小一15(1-1)

T5T\T)5

假如定義占空比夕=與，電壓系數(shù)7二?

則在雙極式可逆變換器中

y=2p-\(1-2)

調(diào)速時(shí)，夕的可調(diào)范圍為0?1相應(yīng)的/=-1~+1。當(dāng)0>工時(shí)，/為正，電

2

動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)0<g時(shí)，y為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)°=g時(shí)，y=0,電動(dòng)機(jī)停止。

但電動(dòng)機(jī)停止時(shí)電樞電壓并不等于零，而是正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，因而

電流也是交變的。這個(gè)交變電流的平均值等于零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增大電

動(dòng)機(jī)的損耗這是雙極式限制的缺點(diǎn)。但它也有好處，在電動(dòng)機(jī)停止時(shí)照舊有高頻

微震電流，從而消退了正、反向時(shí)靜摩擦死區(qū)。

雙極式限制的橋式可逆PWM變換器有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)電流確定連續(xù)。

2)可使電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行。

3)電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微震電流，能消退靜摩擦死區(qū)。

4)低速平穩(wěn)性好，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證器件的牢

靠導(dǎo)通。

1.4PWM調(diào)速系統(tǒng)的靜特性

由于接受了脈寬調(diào)制，電流波形都是連續(xù)的，因而機(jī)械特性關(guān)系式比較簡(jiǎn)潔,

電壓平衡方程如下

U5=Ri(i+L—^~+E(0<Z<t)(1-3)

aton

U5=Rid+L與+E(ton<t<T)(1-4)

按電壓平衡方程求一個(gè)周期內(nèi)的平均值，即可導(dǎo)出機(jī)械特性方程式，電樞兩

端在一個(gè)周期內(nèi)的電壓都是勿=/4，平均電流用/“表示，平均轉(zhuǎn)速〃二引Q,

而電樞電感壓降L牛的平均值在穩(wěn)態(tài)時(shí)應(yīng)為零。于是其平均值方程可以寫(xiě)成

dt

yUs-R"+E—RI.十Cji(1-5)

則機(jī)械特性方程式

n=(1-6)

J七%

二、電路設(shè)計(jì)

H橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路的如圖2-1所示。PWM逆變器的直流電

源由溝通電網(wǎng)經(jīng)不控的二極管整流器產(chǎn)生，并接受大電容C。濾波，以獲得恒定

的直流電壓U,。由于直流電源靠二極管整流器供電，不行能回饋電能，電動(dòng)機(jī)

制動(dòng)時(shí)只好對(duì)濾波電容充電，這時(shí)電容器兩端電玉上升稱(chēng)作“泵升電壓”。為了

限制泵升電壓，用鎮(zhèn)流電阻Rz消耗掉這些能量，在泵升電壓達(dá)到允許值時(shí)接通

VTzo

圖2TH橋式直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路

四單元IGBT模塊型號(hào):20MT120UF

主要參數(shù)如下：

(/CA;K=1200V/(,=16A般:二100七PCM=0.9kWUCE(xal)=3.05V

2.1給定基準(zhǔn)電源

此電路用于產(chǎn)生±15V電壓作為轉(zhuǎn)速給定電區(qū)以及基準(zhǔn)電壓，如圖2-2所示:

圖2-2給定基準(zhǔn)電源電路

2.2雙閉環(huán)調(diào)整器電路設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)閉環(huán)限制，必需對(duì)被控量進(jìn)行采樣，然后與給定值比較，確定調(diào)整

器的輸出，反饋的關(guān)鍵是對(duì)被控量進(jìn)行采樣與測(cè)量。

2.2.1電流調(diào)整器

由于電流檢測(cè)中常常含有溝通重量，為使其不影響調(diào)整器的輸入，需加低通

濾波。此濾波環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可用一階慣性環(huán)節(jié)表示，由初始條件知濾波時(shí)間常數(shù)

=0.0015,以濾平電流檢測(cè)信號(hào)為準(zhǔn)。為了平衡反饋信號(hào)的延遲，在給定通道

上加入同樣的給定濾波環(huán)節(jié)，使二者在時(shí)間上協(xié)作恰當(dāng)。

圖2-3含給定濾波與反饋濾波的PI型電流調(diào)整器

轉(zhuǎn)速調(diào)整器

轉(zhuǎn)速反饋電路如圖2-4所示，由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有換向紋

波，因此也須要濾波，由初始條件知濾波時(shí)間常數(shù)&=0.005s。依據(jù)和電流環(huán)

?樣的原理，在轉(zhuǎn)速給定通道上也加入相同時(shí)間常數(shù)的給定濾波環(huán)節(jié)。

圖2-4含給定濾波與反饋濾波的PI型電轉(zhuǎn)速調(diào)整器

2.3信號(hào)產(chǎn)生電路

本設(shè)計(jì)接受集成脈寬調(diào)制器SG3524作為脈沖信號(hào)發(fā)生的核心元件。依據(jù)主

電路中IGBT的開(kāi)關(guān)頻率，選擇適當(dāng)?shù)膓、G值即可確定振蕩頻率。

電路中的PWM信號(hào)由集成芯片SG3524產(chǎn)生，SG3524接受是定頻PWM電

路,DIP-16型封裝。

由SG3524構(gòu)成的基本電路如圖2-5所示，由15腳輸入+15V電壓，用于產(chǎn)

生+5V基準(zhǔn)電壓。在6、7引腳之間接入外部阻容元件構(gòu)成PI調(diào)整器，可提高穩(wěn)

態(tài)精度。12、13引腳通過(guò)電阻與+15V電壓源相連，供內(nèi)部晶體管工作，由電流

調(diào)整器輸出的限制電壓作為2引腳輸入，通過(guò)其電壓大小調(diào)整12、13引腳的輸

出脈沖寬度，實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制變換器的功能實(shí)現(xiàn)。

IN-[116]REFOUT

IN+[215]VCC

OSCOUT[314]EMIT2

CURRLIM+[413]COL2

CURRLIM-[512]COL1

RT[611]EMIT1

CT[710]SHUTDOWN

GND[89]COMP

圖2-5SG3524管腳圖

VREF

圖2-6SG3524引腳接線圖

lOkQ

圖2-7SG3524內(nèi)部框圖

主要參數(shù)：輸入電壓Uimax：40V輸出電流：500niA好散功率：1W

2.4IGBT基極驅(qū)動(dòng)電路原理

工作原理如圖2-8所示

IS2-8EXB841內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

EXB841系列驅(qū)動(dòng)器的各引腳功能如下：

腳1：連接用于反向偏置電源的濾波電容器；

腳2:電源（+20V）；

腳3：驅(qū)動(dòng)輸出；

腳4：用于連接外部電容器，以防止過(guò)流愛(ài)情電路誤動(dòng)作（大多數(shù)場(chǎng)合不須

要該電容器）；

腳5：過(guò)流愛(ài)惜輸出；

腳6：集電極電壓監(jiān)視；

腳7、8：不接；

腳9：電源；

腳10、11：不接；

腳14、15：驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入（-，+）；

2.5基于EXB841驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)電路中V5起愛(ài)惜作用，避開(kāi)EXB841的6腳承受過(guò)電壓，通過(guò)VD1檢測(cè)是否

過(guò)電流，接VZ3的目的是為了變更EXB模塊過(guò)流愛(ài)惜起控點(diǎn)，以降低過(guò)高的愛(ài)惜閥

值從而解決過(guò)流愛(ài)惜閥值太高的問(wèn)題。R1和C1及VZ4接在+20V電源上保證穩(wěn)定的

電壓。VZ1和VZ2避開(kāi)柵極和射極出現(xiàn)過(guò)電壓，Rge是防止IGBT誤導(dǎo)通。

針對(duì)EXB841存在愛(ài)惜盲區(qū)的問(wèn)題，可如圖12所示將EXB841的6腳的超快速?gòu)?fù)

原二極管VDI換為導(dǎo)通壓降大一點(diǎn)的超快速?gòu)?fù)原二極管或反向串聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓二極

管，也可實(shí)行對(duì)每個(gè)脈沖限制最小脈寬使其大于盲區(qū)時(shí)間，避開(kāi)IGBT過(guò)窄脈寬下

的低輸出大功耗狀態(tài)。針對(duì)EXB841軟關(guān)斷愛(ài)惜不行靠的問(wèn)題，可以在EXB84：的5

腳和4腳間接一個(gè)可變電阻，4腳和地之間接一個(gè)電容，都是用來(lái)調(diào)整關(guān)斷時(shí)間，

保證軟關(guān)斷的牢靠性。針對(duì)負(fù)偏壓不足的問(wèn)題，可以考慮提高負(fù)偏壓。一般接受

的負(fù)偏壓是-5V,可以接受-8V的負(fù)偏壓（當(dāng)然負(fù)偏壓的選擇受到IGBT柵射極之間

反向最大耐壓的限制），輸人信號(hào)被接到15腳，EXB841正常工作驅(qū)動(dòng)IGBT.

圖2-9EXB841驅(qū)動(dòng)IGBT設(shè)計(jì)圖

主要參數(shù)：電源電壓：20V最大輸出功率：47mA最高工作頻率：10kHz

2.6鋸齒波信號(hào)發(fā)生電路

鋸齒波信號(hào)發(fā)生器SG的輸出信號(hào)Us與限制信號(hào)在PWM轉(zhuǎn)換器（SG3524）

中進(jìn)行比較，PWM輸出幅度恒定、寬度變更的方波脈沖序列，即PWM波。SG電路

可有UJT或者PUT構(gòu)成。UJT鋸齒波信號(hào)發(fā)生器基本電路如圖2-10所示

圖2-10鋸齒波信號(hào)發(fā)生電路

2.7轉(zhuǎn)速及電流檢測(cè)電路

轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路

轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路如圖2-11所示。與電動(dòng)機(jī)同軸安裝一臺(tái)測(cè)速發(fā)電機(jī)，從而引

出與被調(diào)量轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)反饋電壓Un，與給定電壓U：相比較后，得到轉(zhuǎn)速偏

差電壓AUn輸送給轉(zhuǎn)速調(diào)整器。測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓不僅表示轉(zhuǎn)速的大小，還

包含轉(zhuǎn)速的方向，測(cè)速電路如圖15所示，通過(guò)調(diào)整電位器即可變更轉(zhuǎn)速反饋系

數(shù)。

電流檢測(cè)電路

通過(guò)霍爾傳感器測(cè)量電流的電流檢測(cè)電路原理如圖2-12所示。

霍爾電流傳感器的結(jié)構(gòu)如圖13所示。用一環(huán)形導(dǎo)磁材料作成磁芯，套在被測(cè)

電流流過(guò)的導(dǎo)線上，將導(dǎo)線中電流感生的磁場(chǎng)聚集起來(lái)，在磁芯上開(kāi)一氣隙，內(nèi)

置一個(gè)霍爾線性器件，器件通電后，便可由它的霍爾輸出電壓得到導(dǎo)線中流通的

電流。

閉環(huán)霍爾電流傳感器主要有以下特點(diǎn)：

1）可以同時(shí)測(cè)量隨意波形電流，如：直流、溝通、脈沖電流；

2）副邊測(cè)量電流與原邊被測(cè)電流之間完全電氣隔離，絕緣電壓一般為2kV?

12kV；

3）電流測(cè)量范圍寬，可測(cè)量額定1mA?50kA電流；

4）跟蹤速度di/dt>50A/us；

5）線性度優(yōu)于0.1%于;

6）響應(yīng)時(shí)間<1us；

7）頻率響應(yīng)0?100kHz。

三、調(diào)整器的參數(shù)整定

本設(shè)計(jì)為雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)

電路基本數(shù)據(jù)如下：

DPWM裝置放大系數(shù)K,=4.8；

2）電樞回路總電阻R=8Q；

3）電磁時(shí)間常數(shù)7；=0.0155；

4）機(jī)電時(shí)間常數(shù)7；=0.25；

5）調(diào)整器輸入電阻凡=40心；

6）觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的允許過(guò)載倍數(shù)入=1；

設(shè)計(jì)指標(biāo)：

1）靜態(tài)指標(biāo)：無(wú)靜差；

2）動(dòng)態(tài)指標(biāo)：電流超調(diào)量5%45%；空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量

cr/（%<10%o

計(jì)算反饋關(guān)鍵參數(shù)：

/=-^=—=1.35%

工加2x3.7/人（3-2）

3.1電流環(huán)的設(shè)計(jì)

1）確定時(shí)間常數(shù)

PWM裝置滯后時(shí)間常數(shù)：Ts=0.0（XM5O電流濾波時(shí)間常數(shù)：7；”=0.002S。

7；.=7；+^=0.00245（7,和&一般都比7；小得多，可以當(dāng)作小慣性群近似地看

作是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)）。

2）選擇電流調(diào)整器結(jié)構(gòu)

依據(jù)設(shè)計(jì)要求：^.<5%,而且

T,_0,015

7^-0.0024=6.25<10

(3-3)

可按典型【型設(shè)計(jì)電流調(diào)整器。電流環(huán)限制對(duì)象是雙慣性型的，所以把電流

調(diào)整器設(shè)計(jì)成PI型的，其傳遞函數(shù)為

叱依（5）=（2

(3-4)

式中匕一一電流調(diào)整器的比例系數(shù)；*一一電流調(diào)整器的超前時(shí)間常數(shù)。

3）選擇電流調(diào)整器的參數(shù)

ACR超前時(shí)間常數(shù)弓=7；=0.015s；電流環(huán)開(kāi)環(huán)時(shí)間增益:要求6工5%,故應(yīng)

取勺勺=0.5,因此

“0.50.5

=208.335

K/.=-G---=-0-.--0-0--2-4-

(3-5)

于是，ACR的比例系數(shù)為:

0.015x8

（二勺=208.33x=3.86

1.35x4.8

(3-6)

4）校驗(yàn)近似條件

電流環(huán)截止頻率:

=208.33$T

①ci=K,(3-7)

（1）晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件：

（o.<—(3-8)

c,3Ts

即

1_1

=833.33「>%

37f-3x0.0004

(3-9)

滿(mǎn)足近似條件;

（2）忽視反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)影響的條件:

(3-10)

即

(3-11)

滿(mǎn)足近似條件；

（3）小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件:

co.<-

“3

(3-12)

=372.68s-1>

(3-13)

5）計(jì)算調(diào)整器電阻和電容

調(diào)整器輸入電阻為R°=40A。，各電阻和電容值計(jì)算如下

R,=K,R0=4.63x404。=185.2AQ,取185AH(3-14)

C=-^-=0015.x106//F=0J381,JRO.O8//FC3-15）

/&185xlO3

="=4*嗎xIO。〃尸=02",取0.2〃「（3-16）

R。40x10

3.2轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)

1）確定時(shí)間常數(shù)

（1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)20=2x0.0024=0.0048s

（2）轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)&=0.005$

（3）轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理匕=2々+&,=0.0098s

2）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)整器結(jié)構(gòu)

按跟隨和抗擾性能都能較好的原則，在負(fù)載擾動(dòng)點(diǎn)后己經(jīng)有了一個(gè)積分環(huán)節(jié),

為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，還必需在擾動(dòng)作用點(diǎn)以前設(shè)置一個(gè)積分環(huán)節(jié)，因此須要II

由設(shè)計(jì)要求，轉(zhuǎn)速調(diào)整器必需含有積分環(huán)節(jié)，故按典型n型系統(tǒng)一選用設(shè)計(jì)PI

調(diào)整器，其傳遞函數(shù)為

盯s+l

(3-17)

T.,S

3）選擇調(diào)整器的參數(shù)

依據(jù)跟隨性和抗干擾性能都較好的原則取/?=5,則ASR超前時(shí)間常數(shù)為

r—hT^=5x0.009s=0.049s

nn(3-18)

轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)增益:

/?+1

6s~2=1195.50s~2

2/722x25x0.00982

(3-19)

ASR的比例系數(shù):

K+6x1.35x0.12x0.2_(%

"2haRT%2v5x0.05x8y0.0098

(3-20)

4）近似校驗(yàn)

轉(zhuǎn)速截止頻率為:

K?

」=KT=1195.50X0.049一=58.585-1

CO.cr.Nn

助(3-21)

（1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件:

<_L(3-22)

-5q

現(xiàn)在

-=——?——/=83.33s">

(3-23)

5G5x().(X)24/s

滿(mǎn)足簡(jiǎn)化條件。

（2）小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件:

1

(3-24)

"3

現(xiàn)在

111

=68.04>co(3-25)

312Q&3V2x0.0024x0.005cn

滿(mǎn)足近似條件。

5）計(jì)算調(diào)整器電阻和電容

調(diào)整器輸入電阻&=402，則

4=K〃R()=4.96x40^。=198.44。，取2009(3-26)

r()(UQ/

6

C=-^=—■——?xl0/7F=0.245//F,取0.2〃尸(3-27)

"R"200xIO3

C—譽(yù)二柴等'04°.5",取。.

(3-28)

6）檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)量

當(dāng)h=5時(shí)，查表得，4二37.6樂(lè)不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。事實(shí)上，由于這是按

線性系統(tǒng)計(jì)算的，而突加階躍給定時(shí)，ASR飽和，不符合線性系統(tǒng)的前提，應(yīng)當(dāng)

按ASR退飽和的狀況重新計(jì)算超調(diào)量。

設(shè)志向空載起動(dòng)時(shí)，負(fù)載系數(shù)z=0。

%二(任0%).2(尤-z)包詈?曳

(3-29)

a〃T?,

當(dāng)h二5時(shí),

△Cmax

%=81.2%(3-30)

而

AM=IdnomR_r/_OJA(SIr/.

NAX(3-31)

QQ|2/1加?/nin

因此

誕x0=9.8%<IO%

b“=81.2%x2xlx(3-32)

200().2

滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

四、電路圖總體設(shè)計(jì)

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