转速电流双闭环
H形双极式PWM直流调速系统的设计
一． 参数计算
1． 电流环参数的设计： （1） 确定时间常数
1) 整流装置滞后时间常数Ts。 因为f=1khz，所以Ts=0.001s 2) 电流滤波时间常数Toi。 由题中已知条件知Toi=0.001s 3)电流环小时间常数之和T?i。
Ti=Toi+Ts=0.001+0.001=0.002s
?（2）选择电流调节器的结构
根据设计要求?i?5%，并保证稳态电流无静差，因此可按典I系统设计电流调节器ACR。电流调节器ACR选用PI调节器，其传递函数如下式：
WACR?s??Ki?is?1 ?is（3）计算电流调节器参数
电流调节器超前时间常数：?i?Tl?0.015s，
电流环开环增益：要求?i?5%时，按课本上表3-1，应取TiKi?0.5，因此
?KI?
0.50.5??250 Ti0.002?电流反馈系数?：因为U*V???Inom所以：??im?10又根据已知条件知Ks=4.8 于是，ACR的比例系数为 Ki?KI?
10?1.35 2Inom?iR0.015?8?250??4.63 ?Ks1.35?4.8（4）校验近似条件
电流环截止频率:?ci?KI?250s?1 1）校验晶闸管装置传递函数近似条件：
11??333.3s?1??ci 满足近似条件。 3Ts3?0.0012）校验忽略反电动势对电流环影响的条件：
311?3?54.7s?1??ci 满足近似条件。 TmTl0.2?0.0153）校验电流环小时间常数近似处理条件：
1111??333.3s?1??ci 满足近似条件。
3TsToi30.001?0.001（5）计算调节器的电阻电容：
已知R0?40K?，各电阻和电容值计算如下：
Ri?KiR0?4.63?40K??185.2K?， 近似取 Ri?185K?
Ci??iRi?0.015?106?F?0.081?F，取0.08?F 3185?10Coi?4Toi4?0.0016??10?F?0.1?F。取0.1?F 3R040?10
2.转速环参数的设计： （1）确定时间常数:
1）电流环等效时间常数
1Ki1Ki
=2Ti?0.004s
?2）转速滤波时间常数Ton 由已知条件知
Ton?0.005s
3）转速环小时间常数Tn
?Tn?2Ti?Ton?0.009s ??（2）选择转速调节器结构
由于设计要求无静差，且要求设计为典II系统，转速调节必须含有积分环节;故转速调节器ASR选择PI调节器，其传递函数为 WASR(s)?Kn?ns?1 ?ns（3）计算转速调节器参数：
按跟随和抗扰性能都较好的原则， 取h=5，则ASR的超前时间常数为: ?n?hTn?5?0.009?0.045s
?所以转速环开环增益:KN?h?16?2 ??1481.5s2222hTn2?25?0.009?10?0.05 nnom*转速反馈系数?:由Unm??nnom可知：??于是，可以算出ASR的比例系数为:
Kn??h?1??CeT2hR?Tn?m?6?1.35?0.12?0.2?5.4
10?0.05?8?0.009
（4）校验近似条件：
转速环截止频率：?cn?KN?n?1481.5?0.045?66.7s?1
1）校验电流环传递函数简化条件：?cn?1 5Ti?
11??100s?1??cn，满足简化条件。 5Ti5?0.002?11
32TiTon?2）校验小时间常数近似处理条件：?cn?1111??74.5s?1??cn，满足条件。
32TiTon32?0.002?0.005?（5）计算调节器电阻和电容：
已知R0?40K?，各电阻和电容值计算如下：
Rn?KnR0?5.4?40?216K?，可近似取220K?
Cn??nRn?0.045?106?F?0.20?F，取0.20?F 3220?10Con?4Ton4?0.0056??10?F?0.5?F，取0.5?F 3R040?10（6）验证空载起动到额定转速时的超调量：
当h=5时，查表得，δn=37.6%，不能满足设计要求。实际上，由于这是按线性系统计算的，而突加阶跃给定时，ASR饱和，不符合线性系统的前提，应该按ASR退饱和的情况重新计算超调量。
设理想空载起动时，负载系数z=0，已知直流电机参数： Pnom＝0.2 KW，Unom＝48 V，Inom＝3.7 A，Nnom＝200 r/min，Ra＝6.5Ω，R=8Ω；PWM装置放大系数Ks=4.8；时间常数Tm=0.2s，Tl=0.015s； 当h?5时，
?CmaxIR3.7?8%?81.2%?246.7r；而?nnom?dnom?,又因为
minCKbCe0.12?Cmax?nnomT?n?n%?(%)?2(??z)??
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