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全数字直流电机调速系统的原理及数学模型

作者:admin  来源:中国水利机械网 日期:2015-8-8 8:29:05

  5全数字直流电机调速系统的原理及数学模型西安交迎大学7100491梁亦铂王正茂何涛电机基本方程的基础上,介绍了直流电机转速,电流双闭环调速系统的原理,数7投;1为态纟构,给出了坫于81961单片机的系统功能;对叙词流电机数宇拧制调速梁亦铂1978年生,1998年毕业于西安交通大学电气工程系,2001年获工学硕士学位。现从事电机研宄与设计工作。

  1直流电机数字控制调速系统目前,国外。小要电气公,如瑞典的1公司德国的西门子公司人0公司曰本的菱公司东芝公司美国的0公司西屋公司等,均己汗发出全数字直流调速装置,成熟的系列化私准化模版化的应用产品供选用。

  可是我国现在还没有自主的系列化的全数字控制1流调速装迓商用,由于进设格价格昂贵,于是给出了国产全数字控制直流调速装置的发展空间目前,国内各大专院校科研单位和厂家也都在汗发企数字打流调速装聊本课正圮应这样的市场需求而产生的。

  根据目前的发展,展望未来,全数字直流调速系统必将性能指标方面发展。朝调试手段先进,控制通讯功能更加丰富的方面迈进,尤其是它2直流电机调速方法简介大家知道直流电动机的转速与其它参鼾的关系为Rd电枢回路总电阻C由电机结构决定的电势系数U励磁磁通由式1可,直流电机的调速可以有种方磁磁通,改变励磁回路电阻於+;改变电枢回路总电阻儿这种调速方案的特点介绍如下改变电枢电吒大1即可增加转速〃,采用改变电枢电压调速的系统称为调卡调速系统它是,常使⑴的调速方案=改变励磁绕组回路的电阻,略3晶闸管相控调压调速系统这里我们采用了比较成熟的晶闸管相控调压调速系统它的整流功能由晶闸管组成的相全控桥实现经工业场合的实际应用证明,该方法调速性能稳定度较高为了获得良好的动静态调速性能,该系统采用了转速电流双闭环调速系统其中电流环为内环。由电流负反馈环节构成转速环为外环。由转违负反馈构成双闭环调违系统的原可介绍如常用的调压调速系统分为单环与多环调速系统为了获得理想的静动态性能,通常采用转速电流双闭环调速系统阁1为转速屯流双1环调速系统原理祖转速调节器电流调节器14交流变送器,转速定的电号叫抟速反;的中信号你1流反;的中信号在双闭环调速系统中,电流调节器和转速调节器51均为具有输出限幅的巧调节器,当输出达到饱和值时,输入量的变化不再影响输出,除非累加反向的输入才能使调节器退出饱租当输出未饱和时,稳态的输入偏差电压总是为零正常运行时,电流调节器1设计成总是不会饱和的,而转速调节器5了有时运行在饱和状态,有时运行在的包和状态,分析双闭环调违系统的静特性可以按转速调限幅值;不饱和,输出未达到限幅值来进行。

  速度调节器5不饱和时两个调节器的输入偏差均为零,所以如=泛其对应的特性24中,段电流U1速度调节器输出限幅电压,在电枢电流最大值处取得电流反馈系数2违度调节器5下饱和时达到以时转速的变化对系统+发叱影响,转速外环呈开环状态,此时系统变成个单电流环无祜差调,系统,这时系统的静特性2中的人段。

  由于实际运算放大器的开环放大系数并非无穷大,静特性的两段曲线均有很小静差度。2中的虚线3.1.2双闭环调速系统的动态性能1动态跟随性能在起动和升速过程中,能在电流受过载能力约on,v.,=,I;Mw.,束的条忭1现出很快的动态跟随性能2动态抗扰性能在闭环调节系统上,对于被反馈环包在内的切扰动量,系统都能发挥抑止作,因为切扰动量似终都竖反映到被调量转速来,邡可以通过测量出被调量的偏差而进行调节系统的主要扰动量足负载扰动,再其次是电源电压的波动,它们的影响都会因这两种扰动量的作用点都在反馈环之内而受到抑也负载扰动处在电流环之外,转速环之内,因而受到了转速调节器的抑止;电源电压的波动作用在电流环内,因而受到了电流调节器的抑止。

  3.2转速电流双闭环调速系统的分析3.2.1直流电机的数学模型在电力拖动控制系统中,直流电动机通常以电枢电压为输入量,以电动机转速为输出量假设电机补偿良好,不计电枢反应涡流效应和磁滞的影响,并设励磁电流恒定,得直流电机数学模型为U电枢回路电感屯1屯流Rd电枢回路总屯C由电机结构决定的电势系数,3 GD1电力拖动系统整个运动部分折算到电动机轴上的转动惯量n屯动机转速进而,我们可得直流电动机的电压和转速间的传递函数为根据上式可以看出直流电动机可以近似认为具有两个惯性环节的系统直流电动机的动态结构3.2.2转速电流双闭环调速系统的分析该系统采取转速电流双闭环调速系统其中转速外环勾电流内环均拟采取,1拉制对于电流闭环,1调节器的传递函数可以为K电动机角速度根据刚体的转动定律,电动机轴上的运动方程转动惯量K屯动机速度M电动机轴的电磁力矩Mf电动机轴的负载力矩当磁通不变时,有xMK,电流调节器放人忆数f电流调节器时间常数对于速度闭环,1调节器的传递函数可以为对于晶闸管整流器,它本身是个时滞环节,传递函数可以为6虑到般比起系统其它部分的时间常数往往小得多,可以将该时滞环节近似为惯性环节处,传递函数为T,l;hHh,fr所以双环系统的动态结构阁4.

  4直流电机数字控制调速系统的组成为了克服模拟调速系统固有的温漂零漂等的影响,我们采取了全数字化调速系统控制系统核心部分采用了16位单片机8001961构成,由于它集成了许多以往被认为是外围器件的电路,所以大大降低了硬件的复杂程度,同时提高了系统的稳定性用了传统的速度电流双闭环结构,控制功能由软件丈现结构如问5所心功能框直流电机数宁控制调速系统,由数字触发环节电流控制环节。速度拧制环节纟1.成数字触发环节以同步信号为基准,根据电流环计算出来的触发角,计算待触发晶闸管的触发时刻,在触发时刻发出触发脉冲,经放大隔离触发晶闸管。

  屯流抟制环节的给定为违度调节器的输出,该环节根据电流给定和反馈,经数字,1控制晶闸管违度控制环节根据违度给定和反馈者的偏差,经数字,1控制电枢电流,从而使电机转速与设定相同,即实现系统的速度控制。4及5所述原理要由800196晶闸管等组成的硬件电路及配合硬件的控制软件实现,这些内容将另文述及1朱仁初,万伯任。电力拖动控制系统设计手册。机械工业出版社,1992.

  2孙凼16位单机。北京航卞航大学出版3顾正平。8098单片机直流电机调速系统。微型机与应4陶永华,尹怡欣,葛芦生。新型,控制及其应用。机械工业出版社,1999.

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  6秦继荣,沈安俊。现代直流伺服控制技术及其系统设计。机械工业出皈社。3.

  8清灵,龚幼民。现代矿井提升机电控制系统。机械工业出版社,1996.

  9.顾正平。8098单片机直流电机调速系统。微型机与应1.疼吗订阅中少型申1机杂志邮发代号199

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