《电机拖动运动控制系统》课程设计-V-M双闭环直流调速系统建模与仿真[精品].docVIP

V-M双闭环直流调速系统建模与仿真1概述 转速、电流双闭环调速系统f简称双闭环调速系统)是由单闭环调速系统发展而来的。单闭环调速系统可以实现转速调节无静差，但单闭环调速系统中用一个调节器综合多种信号，各参数间相互影响，难于进行调节器动态参数的调整，而用两个调节器分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭环调速系统，则可以获得近似理想的过渡过程。二、双闭环直流调速系统的原理双闭环直流调速系统具有良好的稳态和动态性能，它已经成为应用非常广泛的一种调速系统。其系统原理图如图所示。了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入、输出限幅电路PJ调节器，且转速与电流都采用负反馈闭环。由于调整系统的主要参量为转速，故将转速环作为主环放在外面，电流环作为副环放在里面，这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。在双闭环直流调速系统中设置了两个调节器，转速调节器的输出当作电流调节器的输入，电流调节器的输出控制晶闸管整流器的触发装置。电流调节器在里面称作内环，转速调节器在外面称作外环，这样就形成转速、电流双闭环调速系统．PN=60KW, UN=220V , IN=308A , nN=1500r/min , 最大允许电流 Idbl=1.5IN , 三相全控整流装置：Ks=35 电枢回路总电阻 R=0. 18Ω ， 电动势系数： Ce= 0.196V.min/r 系统主电路：Tm=0.1s ，Tl=0.0s 滤波时间常数：Toi=0.0025s , Ton=0.015s, 其他参数：Unm*=8V , Uim*=8V , Ucm=8V δi≤5%，δn≤．技术要求： 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机可逆运行，具有较宽的调速（D≥10），系统在工作范围内能稳定工作 系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续 ．设计内容：1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速统的组成，画出系统组成的原理框图 根据双闭环直流调速系统原理图, 分析转速调节器电流调节器的作用, 通过对调节器参数设计, 得到转速和电流的仿真波形，并由仿真波形通过MATLAB来进行调节器的参数调节。 绘制V-M双闭环直流可逆调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图） 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书 为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行嵌套连接，如图2-1所示。把转速调节器的输出当做电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速,电流反馈控制直流调速系统。为了获得良好的静，动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PI调节器。 图2-1 转速电流反馈控制直流调速系统原理图 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 Un*---转速给定电压 Un---转速反馈电压 Ui*---电流给定电压 Ui---电流反馈电压 3.1.2稳态结构图分析 双闭环直流调速系统稳态结构如图2-2-1所示，两个调节器均采用带限幅作用的PI调节器。转速调节器ASR的输出限幅电压Uim*决定了电流给定的最大值，电流调节器ACR的输出限幅电压Ucm限制了电力电子变换器的最大输出电压Udm，图中用带限幅的输出特性表示PI调节器的作用。当调节器饱和时，输出达到限幅值，输入量的变化不再影响输出，除非有反向的输入信号使调节器退出饱和。当调节器不饱和时，PI调节器工作在线性调节状态，其作用是输入偏差电压在稳态时为零。为了实现电流的实时控制和快速跟随，希希望电流调节器不要进入饱和状态，因此，对于静特性来说，只有转速调节器饱和不饱和两种情况。 双闭环直流调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差，这时，转速负反馈起主要作用。当负载电流达到Idm时对应于转速调节器为饱和输出Uim*，这时，电流调节器起主要作用，系统表现为电流无静差，起到过电流的自动保护作用。 图2-2-1 双闭环直流调速系统的稳态结构图 α——转速反馈系数 =0.005 β——电流反馈系数 =0.017 图2-2-2 双闭环直流调速系统原理图 3.1.3调节器作用 3.1.3.1转速调节器作用 （1）转速调节器是调速系统的主导调速器，它使转速n很快地跟随给定电压Un*变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。 （2）对负载变化起扰动作用。因为负载扰动作用在电流环之后，只能靠转速调节器ASR来产生抗负载扰动作用。 （