工程设计法和西门子设计法的比较信息科学与工程学院课程设计二○○六～二○○七学年第二学期课程名称：M双闭环V-调速系统的设计班级：自动化043班学号：200404134069姓名：黄芳指导教师：潘炼二○○七年六月一、设计题目：1工程设计法和西门子设计法的比较双闭环V-M调速系统中主电路，电流调节器及转速调节器的设计。二、已知条件及控制对象的基本参数：（1）已知电动机参数为：pnom=3kW，Unom=220V，Inom=17.5A，nnom=1500r/min，电枢绕组电阻，22。采用三相全控桥式电路，整流装置内阻Ra=1.25GD=3.53NmRrec=1.3。平波电抗器电阻RL=0.3。整流回路总电感L=200mH。（2）这里暂不考虑稳定性问题，设ASR和ACR均采用PI调节器，ASR限幅输出Uim=－8V，ACR限幅输出Uctm=8V，最大给定Unm=10V，调速范围D=20，静差率s=10%，堵转电流Idbl=2.1Inom，临界截止电流Idcr=2Inom。（3）设计指标：电流超调量δi%5%，空载起动到额定转速时的转速超调量δn10%，空载起动到额定转速的过渡过程时间ts0.5。三、设计要求（1）分别用工程设计方法和西门子调节器最佳整定法进行设计，决定ASR和ACR结构并选择参数。（2）对上述两种设计方法进行分析比较。（3）设计过程中应画出双闭环调速系统的电路原理图及动态结构图四、设计方法及步骤：Ⅰ用工程设计方法设计（1）系统设计的一般原则：按照“先内环后外环”的设计原则，从内环开始，逐步向外扩展。在这里，首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器2工程设计法和西门子设计法的比较（2）电流环设计电流环动态结构图及简化：1）确定时间常数根据已知数据得GD2R3.532.85s=0.162sTm==2375CCem3750.13230L200103Ts0.07slR2.85三相桥式晶闸管整流电路的平均后时间Ts0.0017s，取电流反馈滤波时间常数Toi0.002s，可得电流环的小时间常数为TiTs+Toi=0.0017s+0.002s=0.0037s2）选择电流调节器结构Tl0.07虽然==18.9>10，但由于对电流超调量有较严格要求，而抗扰指标却Ti0.0037没有具体要求，因此电流环仍按典型I型系统设计。电流调节器选用PI调节器，其传递函数为is1WSKACR()iis3）选择电流调节器参数积分时间常数i=Tl=0.07s为满足δi%5%要求，取电流环开环增益KI为1111KI==s=135.14s2Ti(20.0037)3工程设计法和西门子设计法的比较电流调节器比例系数Ki为iR0.072.85Ki=KI=135.143.27Ks0.21837.84取调节器的输入电阻Ro=20k，则电流调节器的各参数为Ri=KiRo=3.2720k=60.54k，取62k0.07106i，取Ci==3F=1.13F1FRi62104T40.002105oi，取Coi==3F=0.4F0.47FRo2010根据上述参数可以达到的动态指标为δi%=4.3%5%故能满足设计要求。4）校验近似条件11电流环截至频率ci=KI=135.14s，晶闸管装置传递函数近似条件为ci,3Ts现1111s=196.1s>ci3Ts30.0017故该近似条件满足。忽略反电动势影响的近似条件为ci31/(TTml)，现1131/(TTml)=31/(0.1620.07)s=28.2s<ci故该近似条件满足。1小时间常数近似处理条件为1/(TT)，现ci3soi111/(TT)=1/(0.00170.002)s1=180.8s1>3soi3ci故该近似条件满足。4工程设计法和西门子设计法的比较（3）转速环设计转速环动态结构图及简化：1）确定时间常数因Un=nnom，故转速反馈系数为Un10==Vmin/r=0.0067Vmin/rnnom1500电流环的等级时间常数为2Ti