晶闸管-直流电动机闭环-静差调速系统仿真设计

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1、晶闸管-直流电动机闭环-静差调速系统仿真设计内容提要：直流电动机具有调速性能好，启动转矩大，易于在大范围内平滑调速等优点，其调速控制系统历来在工业控制中占有极其重要的地位。随着电力技术的发展，特别是晶闸管等器件问世以后，只需对电枢回路进行控制，相对比较简单，特别是在高精度位置伺服控制系统、在调速性能要求高或要求大转矩的场所，直流电动机仍然被广泛采用，直流调速控制系统中最典型一种调速系统就是速度。关键词：调节器最优模型闭环负反馈静差KEIL目录1绪论　11.1直流调速系统概述12单闭环控制的直流调速系统简介22.1V—M系统简介22.2转速

2、控制闭环调速系统的调速指标22.3闭环调速系统的组成及静特性32.4反馈控制规律42.5主要部件52.5.1比例放大器52.5.2比例积分放大器．．52.5.3额定励磁下直流电动机72.6稳定条件82.7稳态抗扰误差分析83单闭环直流调速系统的设计及仿真113.1参数设计及计算113.1.1参数给出113.1.2参数计算113.2有静差调速系统123.2.1有静差调速系统的仿真模型123.2.2主要元件的参数设置133.2.3仿真结果及分析133.2.4动态稳定的判断，校正和仿真141绪论1.1直流调速系统概述从生产机械要求控制的物理量来

3、看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统、张力控制系统等多种类型，而各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的拖动控制系统。相比于交流调速系统，直流调速系统在理论上和实践上都比较成熟。直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。在20世纪60年代发展起来的电力电子技术，使电能可以变换和控制，产生了现代各种高效、节能的新型电源和交直流调速装置，为工业生产，交通运输，楼宇、办公、家庭自动化提供了现代化的高新技术，提高了生产效率和人们的生活质量，使人类社会生产、生活发生了巨大的变化。随着新型电力电子器件的研究和

4、开发以及先进控制技术的发展，电力电子和电力拖动控制装置的性能也不断优化和提高，这种变化的影响将越来越大。2单闭环控制的直流调速系统简介2.1V—M系统简介晶闸管—电动机调速系统（简称V—M系统），其简单原理图如图1。图中VT是晶闸管的可控整流器，它可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型。优点：通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压从而实现平滑调速。缺点：1．由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。2．元件对过电压、过电流以及过高的du/dt和di/dt都十分敏感，

5、其中任一指标超过允许值都可能在很短时间内损坏元件。因此必须有可靠的保护装置和符合要求的散热条件，而且在选择元件时还应有足够的余量。图1V—M系统2.2转速控制闭环调速系统的调速指标1．调速范围生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母D表示，即其中和一般都指电机额定负载时的转速。2．静差率当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落，与理想空载转速之比，称作静差率s，即静差率用来衡量调速系统在负载变化下转速的稳定度。它和机械特性的硬度有关，特性越硬，静差率越小，转速的稳定度越高。调速范围和静

6、差率两项指标并不是彼此孤立的必须同时提才有意义。脱离了对静差率的要求，任何调速系统都可以得到极高的调速范围；反过来，脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了。3．调速范围、静差率和额定速降的关系以电动机的额定转速为最高转速，若带额定负载时的转速降落为，则该系统的静差率应该是最低速时的静差，即于是，而调速范围为将上面的式代入，得上式即为调速范围、静差和额定速降之间所应满足的关系。对于一个调速系统，它的特性硬度或值是一定的，如果对静差率的要求越严，也就是s越小，系统能够允许的调速范围也越小。2.3闭环调速系统的组成及静特性转速反馈控制

7、的闭环调速系统，其原理如图。图2采用转速负反馈的闭环调速系统1．忽略各种非线性因素，假定各环节输入输出都是线性的；2．假定只工作在V——M系统开环机械特性的连续段；3．忽略直流电源和电位器的内阻。电压比较环节：放大器：晶闸管整流与触发装置：V—M系统开环机械特性：测速发电机：——放大器的电压放大系数；——晶闸管整流器与触发装置的电压放大系数；α——测速反馈系数，单位为Vmin/r;因此转速负反馈闭环调速系统的静特性方程式式中为闭环系统的开环放大系数，这里是以作为电动机环节的放大系数的。静特性：闭环调速系统的电动机转速与负载电流（或转矩）的

8、稳态关系。根据各环节的稳态关系画出闭环系统的稳态结构图，如图3所示：图3转速负反馈闭环调速系统稳态结构图2.4反馈控制规律从上面分析可以看出，闭环系统的开环放大系数K值对系统的稳定性影响很大，