[其他]直流電機調速系統

無效

• 申請號: 85204471
• 申請日: 1985-10-15
• 公開（公告）號: CN85204471U
• 公開（公告）日: 1986-07-30
• 發明（設計）人: 孫昌年;常春馨
• 申請（專利權）人: 山東工業大學
• 主分類號: H02P5/06
• 分類號: H02P5/06
• 代理公司: 山東省專利服務處
• 代理人: 耿慶章

本發明涉及電力拖動技術領域，特別是直流電機調速系統。

在對速度調節有較高要求的調速系統中如軋鋼機，造紙機，加工精度要求較高的各類機床、鋁、銅箔軋機、以及一些對控制精度要求高的伺服機構中如陀螺儀等，除要求控制系統有足夠高的增益外，還要求有較高的抗干擾能力，以保證系統的動、靜態精度。現在的直流調速系統普遍采用測速發電機作為轉速信號傳感器，由于結構上的原因，測速發電機總是產生諧波擾動，該擾動與負載擾動構成直流調速系統的主要擾動。這些擾動大大限制了系統控制精度的提高。

為解決這一問題，對常值擾動通常是采用提高系統增益或用觀測器重構負載擾動進行前饋補償。日本專利J57199486提出用觀測器方法來對常值擾動進行補償。這種方法能提高系統的快速性，但對諧波擾動很敏感且無抑制能力，電流紋波也變大，從而限制了觀測器對擾動的補償。此外，加拿大E、J、戴維森（Davison），在文獻《使用參數最優化方法的多變量魯棒伺服機構問題的控制器設計》（IEEE·Trans、VoI·AC－20，NO·1，1981）中提出了魯棒調節器的設計方法。這一方法，對常值和固定頻率，簡單波形的諧波擾動有較好的抑制作用。但對波形復雜或頻率發生變化的諧波擾動則無能為力。

本發明的目的在于有效地抑制調速系統中所受的常值和諧波擾動，尤其是抑制波形比較復雜，頻率有變化的諧波擾動。使調速系統能達到較高的控制精度，閉環系統有好的快速性和穩定性，并具有小的電流紋波。

本發明是這樣實現：在現有的調速系統中增加一個伺服補償器，對系統輸出信號進行處理，消除其中的諧波擾動成分后，再將該信號作為系統反饋信號。其方法是由伺服補償器內的運算放大器產生一個與諧波擾動信號幅值、頻率、波形相同的信號，再將該信號與混在實際輸出信號中的諧波擾動信號相抵消。伺服補償器中所產生的擾動信號可以自動地跟隨實際外部擾動信號的變化而變化。從而對擾動的抑制具有較強的適應性。

本發明只需在一般直流調速系統中加入一個伺服補償器，調試容易，實施簡單。當諧波擾動被抑制后，系統增益就可以大幅度提高，閉環系統的快速性、魯棒性、電流紋波等指標都可以得到較大改進。如此，可得到一個高精度、高抗擾性的直流調速控制系統。

發明的基本結構由以下的實施例及其附圖給出。

圖1為本發明結構原理圖。

該系統的速度給定值y_r與由伺服補償器〔5〕的輸出n′相減后得到的速度誤差信號作為速度調節器〔1〕的輸入信號。速度調節器〔1〕的輸出信號與觀測器〔4〕的輸出信號相加再與電樞電流反饋信號相減后作為電流調節器〔2〕的輸入信號。觀測器〔4〕以從可控硅整流裝置和電機〔3〕得到的電樞電流信號I_f和從伺服補償器〔5〕輸出的轉速信號n′為輸入，經過模擬運算后重構出負載轉矩信號n′，作為電流調節器〔2〕的一個輸入信號，給電流調節器〔2〕提供一個快速的負載擾動補償信號，以減少這一常值擾動對系統的影響。

伺服補償器〔5〕用于抑制轉速信號n中的諧波擾動，由可控硅整流裝置和電機〔3〕所得的實際轉速測量信號作為伺服補償器〔5〕的輸入。伺服補償器〔5〕的輸出是一個基本上消除了諧波成分的直流轉速信號n′。在調速系統中，n′將取代n作為系統的輸出反饋信號。根據不同情況，伺服補償器〔5〕由2～4個運算放大器構成，它的參數調整好以后，對頻率在3～200^HZ內變化，波形簡單或復雜的諧波擾動，都能加以抑制。由于從伺服補償器〔5〕輸出的轉速信號品質大大提高，就可以加強觀測器〔4〕對負載擾動的補償作用。同時，系統增益可以較大幅度提高，電流和轉速紋波可以減小，整個閉環系統的快速性和魯棒性都能得到較大改進。