双闭环直流调速系统仿真研究

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1、二、双闭环直流调速系统仿真研究1直流电动机的参数电动机名牌参数为Un=220V,In=136A,nN=1460r/min,Ce=().132V/rpm；允许过载倍数为X=1.5,晶闸管装置放大倍数K尸40,电枢回路总电阻R二0.5Q,时间常数TfO.03s,Tm=0.18s,电流反馈常数B=0.05V/A,转速反馈系数a=0.007V•min/r。2理论参数设计2」电流调节器ACR的设计首先考虑应把电流环校正成哪一类典型系统。从稳态耍求看，希望电流无静差，已得到理想堵转特性，采用I型系统即可满足要求。从动态要求看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有

2、太人超调，以保证电路在动态过程屮不超过允许值。而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要因素。因此，电流环应以跟随性为主，选用典型I型系统，电流调节器选用PI型，其传递两数写成：W(沪g+1)ACKTjS(2-1)取工程最佳参数KT二0.5,ti=0.03(2-2)—0.0037(2-3)/r=°-5=135.tr1(2-4)KK用J0]3'KJ3(2-5)2.2转速调节器ASR的设计为了实现转速无静羌，转速环节设计成典型II型系统。转速调节器ASR也应釆用PI调节器，其传递函数为Ss(2-6)按跟随和抗扰性能都较好原则，取h=5,则ASR的超前时间常数为=

3、3964严(2-9)(2-10)3双闭环仿真研究双闭环调速系统的动态结构图如图2-1所示。图2-1双闭环调速系统的动态结构图系统仿真模型图如图2-2所示。G«*r2lHt«Qr»torLimited1Fcn7OOlwl图2-2双闭环系统仿真模型轻载启动时响应1111线如图2-3所示。/图2-3轻载启动阶跃响应图轻载启动负载变化时响应曲线如图2d所示。4动态抗干扰性能分析一般來说，双闭环直流调速系统具冇比较满意的动态性能。对于调速系统，一个重要的动态性能是抗扰性能，主要是抗复杂和抗电网电压扰动的性能。(1)抗负载扰动由图2-1可以看出，负载扰动作用在电流环

4、之后，因此只能靠转速调节器ASR來产生抗扰动的作用。在设计ASR时，应耍求有较好的抗扰性能。(2)抗电网电压的扰动电网电压的变化也对调速系统产生扰动作用。电压扰动的框图如图2-6所示。图2-6双闭环框图在AUd和5都作川在被转速负反馈包围的前向通道上，仅就表示转速稳态调节性能的静特性而言，系统对它们的抗扰效果是一样的。但从动态性能上看，由于扰动作用点不同，存在着能否及时调节的差别。负载扰动能比较快地反应到被调量n上，从而得到调节。而电网电压波动可以经过电流反馈得到比较及吋的调节，不必等它影响到转速以后才反馈回来,因而抗扰性能得到改善。因而，在双闭坏系统中

5、，由电网电压波动引起的转速变化比佼小。在负载扰动的情况下，转速调节器的作用主要有以下三点：①转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压U；变化，稳态时可减小转速谋差，如果采用PI调节器，可实现无静差。②对负载变化起抗扰作用。③其输出限幅值决定电动机允许的最大电流。5结论由图2-3、图2-4、2-5响应曲线可以看出，双闭环直流调速系统的抗扰动性能是很好的。电流环使川pi调节器实现转速稳态无静差，消除负载转矩扰动对稳态转速的影响，并用电流截至负反馈限制电枢电流的冲击，能避免出现过电流的现象。系统屮的电流环和转速环分别调节电流和转速，实行嵌

6、套连接。这两个闭环反馈控制形成了转速、电流反馈控制总流调速系统。电流环和转速环一般都采用PI调节器，冇良好的静、动态性能。参考文献阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统-运动控制系统.机械工业出版社，2012