双闭环直流调速系统的仿真

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1、第一章双闭环直流调速系统的工作原理IIL1双闭环直流调速系统的组成II1.2双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性III1.3双闭环直流调速系统的数学模型IV1.3.1双闭环直流调速系统的动态数学模型IV1.3.2起动过程分析IV第二章调节器的工程设计V2.1设计准备V2.1.1设计题目V2.1.2设计任务V2.1.3设计要求VI2.2.1结构框图的化简和结构的选择VI2.2.4计算电流调节器的参数IX2.2.5校验近似条件IX电流环截止频率：ci=KI=135.1s-l；IX晶闸管整流装置传递函数的近似条件：IX2.2.6计

2、算调节器的电阻和电容X2.3转速调节器的设计X2.3.1转速环结构框图的化简X2.3.2确定时间常数XI2.3.3选择转速调节器结构XII2.3.4计算转速调节器参数XII2.3.5检验近似条件XII2.3.6计算调节器电阻和电容XIII3.2转速检测电路设计XIV3.3电流检测电路设计XV3.4整流及晶闸管保护电路设计XVI3.5控制电路设计XVI第四章MATLAB仿真XVII4.1电流环的仿真设计XVII4.2转速环的仿真设计XVIII第四章设计心得XIX第一章双闭环直流调速系统的工作原理1-1双闭环直流调速系统的组成为了

3、实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统屮设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，如图2所示，即把转速调节器的输岀当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。从闭环结构上看，电流调节环在里面，叫做内环；转速环在外面，叫做外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。该双闭环调速系统的两个调节器ASR和ACR一般都釆用PI调节器。因为PI调节器作为校正装置既町以保证系统的稳态精度，使系统在稳态运行时得到无静差调速，又能提高系统的稳定性；作为控制器时又能兼顾快速响应和消除静差两方面的

4、要求。一般的调速系统要求以稳和准为主，采用PT调节器便能保证系统获得良好的静态和动态性能。图2转速.电流双闭环直流调速系统图中U*n、Un—转速给定电压和转速反馈电压；U*i、Ui—电流给定电压和电流反馈电压；ASR—转速调节器；ACR—电流调节器；TG—测速发电机；TA—电流互感器；UPE—电力电子变换器1-2双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性R图3：双闭环直流调速系统的稳态结构图图4双闭环直流调速系统的静特性曲1.3双闭环直流调速系统的数学模型1.3.1双闭环直流调速系统的动态数学模型双闭环控制系统数学模型的主要形式仍

5、然是以传递函数或零极点模型为基础的系统动态结构图。双闭环直流调速系统的动态结构框图如图5所示。图屮"总$）和匚山$）分別表示转速调节器和电流调节器的传递函数。为了引出电流反馈，在电动机的动态结构框图中必须把电枢电流显露出来。图5：双闭环直流调速系统的动态结构框图1.3.2起动过程分析双闭环直流调速系统突加给定电压5由静止状态起动时，转速调节器输出电压“0、电流调节器输出电压"a、可控整流器输出电压〃仁电动机电枢电流人和转速〃的动态响应波形过程如图2-8所示。由于在起动过程中转速调节器ASR经历了不饱和、饱和、退饱和三种情况，整

6、个动态过程就分成I、II、III三个阶段。图6双闭环直流调速系统起动过程的转速和电流波形第二章调节器的工程设计2.1设计准备2.1.1设计题目转速、电流双闭环直流调速系统的设计2.1.2设计任务某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路,基本数据为：直流电动机：Unom二750V,Tnom=760A,nnom=375r/min,Pnom=500W屯枢电路总电阻R=0.14°,电流允许过载倍数久二1.5,电动势系数Ce=l.82V*min/r晶闸管整流装置放大倍数Ks二75,电磁时间常数TWO.031s机电时间常

7、数Tm=O.112s电流反馈滤波时间常数Toi二0.002s滤波时间常数取Toi二0.002s,Ton二0.02s电流反馈系数0fO.OO88V/A(10V/1.5IN)转速反馈系数a=0.0267Vmin/r(10V/nN)U*nm=U*im二Unm=10V；调节器输入电阻Ra=40kQ2.1.3设计要求(1)稳态指标无静差(2)电流超调量SiW5%；(3)转速超调量§nW10%2.2电流调节器的设计2.2.1结构框图的化简和结构的选择在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，即E~0。这时，电流环如图7

8、所示。图7电流环的动态结构框图及其化简忽略反电动势对电流环作用的近似条件是：式屮电流环开环频率特性的截止频率。如果把给定滤波和反馈滤波两个坏节都等效地移到环内，同时把给定信号改成U*i(s)/，则电流环便等效成单位负反馈系统。图8等效成单位负反馈系统最后，由于Ts和TOi一般