潘晓强实训报告
题目一：在一个由晶闸管整流装置供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机的额定数据为：N P ＝60KW ，N U ＝220V ，N I ＝300A ，N n =1000 r/min ，电动势系数e C =0.18V .min/r ，主回路电阻R ＝0.15Ω，触发整流环节的放大倍数s K ＝35，等效惯性时间常数0.00333s T =s 。电磁时间常数l T ＝0.012s ，机电时间常数m T ＝0.12s ，电流反馈滤波时间常数oi T ＝0.02s ，转速反馈滤波时间常数on T ＝
0.015s 。额定转色时的给定电压*
()10n N U V =，调节器ASR ，ACR 饱和输出电压*10im U V =，8cm U V =。
系统的静、动态指标为：稳态无静差，调速范围D =10，电流超调量5%i δ≤，空载启动到额定转速时的转速超调量10%n δ≤。
任务：
1) 用工程设计方法，设计双闭环调速系统的电流和转速调节器，相应的调节器
放大电路，并进行频率校验。 2) 用Simulink 进行双闭环系统性能验证。 解：
1. 电流调节器参数设计
电流反馈系数：
转速反馈系数：
电流环的小时间常数为：
s 00533.0oi =+=∑T T T S i
电流调节器超前时间常数：
s T 012.0l i ==τ
电流环开环增益：要求%5i ≤σ时，要表3-1，应取5.0=∑i I T K ，因此
1i s 940053
.05
.05.0-∑≈==
T K I 于是，ACR 的比例系数：
)
(03.0330101.1*dm *
im
A V I U I U N im ====β)
min .(01.0100010*nm r V n U N ===α
0.160.03
350.15
0.01294s i i =⨯⨯⨯==
βτK R K K I
检验近似条件：电流环截止频率1ci 94-==s K I ω 1）检验晶闸管整流装置传递函数的近似条件
ci T ω≥≈⨯=1001.1010.00333
31
31s 满足近似条件 2）检验忽略反电动势变化时对电流环动态影响的条件
ci T T ω<=⨯⨯= 79.060.012
120.1313
l m 满足近似条件 3）检验电流环小时间常数近似处理条件
ci T T ω>=⨯⨯=180.7750.002
0.00333131131oi s 满足近似条件
取运算放大器0R =40Ωk ，各电阻和电容值计算如下：
Ω=Ω⨯== 6.4k 40k 0.1610i i R K R 取
F R C μτ 1.876400
0.012
i
i
i ==
=
取 F
R T C μ0.210400.002443
0oi oi =⨯⨯==
取
放大电路如图所示：
按上述参数，电流环可以达到动态跟随性能指标为
%5%3.4i ≤=σ，满足设计要求
2. 转速调节器参数设计
Ω6.4k F μ1.87F μ0.2
转速环小时间常数：
s T K T I
0256.0015.00106.01
on n =+=+=
∑ 选择转速调节器结构：按照设计要求，选用PI 调节器，其传递函数 ：
()()s
1s s n n n n ττ+=
K W 计算转速调节器参数：按跟随和抗扰都较好的原则，取h=5，则ASR 的超前时间常数为：
s T n 128.00256.05h n =⨯==∑τ
转速环开环增益：
22
2221.1830256
.0521
521-∑≈⨯⨯+=+=
s T h h K n N ASR 的比例系数为：
()125.100256
.015.001.05212
.018.00303.0621n ≈⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
+=
∑n
m
e RT h T C h K αβ
检验近似条件：截止频率：
-1n cn 23.38s
0.128183.1=⨯==τωN K 1）电流环传递函数简化条件：
cn I T K ω>≈⨯=∑44..2670.0053
94
3131i 满足简化条件
2）转速环小时间常数近似处理条件：
cn I T K ω>=⨯≈38.26015
.094
3131on 满足近似条件
计算调节器的电阻和电容,取Ω=K R 400,则
Ω=Ω⨯==k 40540k 10.1250n n R K R 取ΩK 400 ;F R C μτ0.3210
4000.128
3
n
n
n =⨯=
=
取 F R T C on μ5.11040015.0443
0on =⨯⨯==
取
放大电路如图：
F μ0.32F μ5.1
3）校验转速超调量，h=5，1.1=λ查表3-5得，
%2.81max
=∆b
C C ，
5.0300
150
z d d ===
N L I I
()%105.18%0.120.025610000.180.15
3006.081.2%22*max n <≈⨯⨯⨯⨯⨯=∆-⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∆=∑m n N b T T n n z C C λσ满足设计要求
用Simulink 进行双闭环系统性能验证：
ASR:
ACR:
