《电力电子电机控制系统仿真技术》洪乃刚第5章案例.pptVIP

第5章 直流调速系统仿真 本章主要介绍直流调速系统仿真方法，并通过仿真研究直流调速转速和电流的闭环控制，以及谐波分析等问题。 5.1 晶闸管-直流电动机系统 晶闸管-直流电动机系统是直流调速最基本的组成， 它主要由整流变压器、晶闸管整流器、平波电抗器L 和直流电动机组成 5.1.1 晶闸管直流开环调速系统模型 在调速系统中直流电动机一般采用它励方式，为了简化模型励磁由直流电源模块E供电。同步变压器、触发器、移相控制Fen和给定模块Uc组成驱动控制电路，触发器6－pulse generator的同步电压信号连接如图 移相控制——函数模块Fen 取αmin＝30° UCm=10V, 当UC在±15V间变化时， 控制角α的变化范围是0°~180°。 负载转矩输入端TL用 step模块设定加载时间和加载转矩 5.1.2 系统模型参数设置 例5.1　仿真晶闸管－整流电动机开环调速系统，电动机额定参数：Unom=220V, Inom=136A,nnom=1460r/m,四极，Ra = 0.21Ω，GD 2 = 22.5 N.m2。励磁电压Uf = 220 V, 励磁电流If = 1.5A。采用三相桥式整流电路，设整流器内阻Rrec=0.05Ω。平波电抗器Ld=20mh。观察电动机在全压起动和起动后加额定负载时电动机的转速，转矩和电流变化。 1. 三相交流电源参数 2. 三相变压器 和整流器 三相变压器采取Δ/Y型连接，原边电压为380V（线电压）， 副边相电压为 整流器参数在没有特别要求时保留了预置值 同步变压器二次侧电压可取15V。 3. 直流电机参数 (1)励磁回路 励磁电阻 Rf = Uf / If = 220/1.5 = 146.7Ω, 励磁电感在恒定磁场控制时可以取“0”。 (2)电枢回路 电枢电阻Ra=0.21Ω,电枢电感由下式估算 (3) 电枢绕组和励磁绕组间互感Laf ： 5.1.3 仿真和系统分析 模型仿真算法ode23s, 仿真时间1.5秒，电动机空载起动，起动0.5秒后突加额定负载。 （ 电机在 时空载起动， 稳态转速为1440转/分 加载稳定后电压为 218V 因为经过电抗器滤波电流的波动很小，稳定电流136A。 电动机机械特性， 0- A：空载起动阶段， A：电机空载时工作点 B：电机额定负载时工作点， 连接AB得电动机的稳态机械特性。 二 整流器工作状态 三 整流变压器工作情况 原 边 电压，电流 副 边 电压，电流 四 电动机调速特性 随着Uc的减小电机转速下降。 约在，时电机的转速已为0 随Uc的减小电机电压下降，电机起动电流也减小，但是电机稳态电流不变 5.1.4 谐波分析 变压器原边电流谐波分析 谐波用柱状图Bar表示 副边电流谐波，在列表给出了基波（50Hz）峰值为155，主要谐波为5、7、11、13、17、19、23、25次谐波，偶次谐波和3的整倍数次谐波都很小，全部谐波含量THD=30.2%。 5.2 转速闭环控制直流调速系统仿真 系统由转速给定，转速调节器ASR，触发器CF，整流器，电动机M和转速检测TG等单元组成 5.2.1　ASR采用比例调节器 采用比例调节器的有静差转速闭环调速系统模型 一 采用比例调节器系统的调速性能 有静差调速系统。调速范围， 起动电流随电压减小。负载不变，转速改变时稳态电流不变。随转速下降，加载过程有振荡趋势。 二 放大倍数对调速性能的影响 在Kp20时较大放大倍数可以减小转速降△n，改善系统的稳态性能。 比例调节器的输出限幅和整流器模块的输出限幅使系统的稳定性对放大倍数的变化不敏感。 5.2.2 ASR采用比例-积分调节器 PI调节器的转速闭环无静差直流直流系统模型 加载后采用PI调节器的转速比比例调节器的转速高，转速达到给定1460 rpm，实现转速无静差调节 起动电流基本相同，加载的调节过程略有不同，负载相同，系统加载后的稳态电流相同， 通过比较用PI调节器的调速系统性能优于采用比例调节器的系统。 5.2.3 　带电流截止负反馈的 转速闭环调速系统模型 设i-feed放大模块系数为 由电流反馈i-feed和死区Dead Zone模块组成的电流截止环