转速电流双闭环直流调速系统仿真与设计 下载本文

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《运动控制系统》课程设计

题目:转速电流双闭环直流调速系统仿真与设计

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转速电流双闭环直流调速系统仿真与设计

1. 设计题目

转速电流双闭环直流调速系统仿真与设计

2. 设计任务

已知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,基本数据如下:

1)直流电动机:160V、120A、1000r/min、Ce=0.136Vmin/r,允许过载倍数λ=1.4 2)晶闸管装置放大系数:Ks=30 3)电枢回路总电阻:R=0.4Ω

4)时间常数:Tl=0.023s,Tm=0.2s,转速滤波环节时间常数Ton取0.01s 5)电压调节器和电流调节器的给定电压均为10V

试按工程设计方法设计双闭环系统的电流调节器和转速调节器,并用Simulink建立系统模型,给出仿真结果。 系统要求:

1)稳态指标:无静差

2)动态指标:电流超调量σi ≤5%;空载起动到额定转速时超调量σn ≤10%

3. 设计要求

根据电力拖动自动控制理论,按工程设计方法设计双闭环调速系统的步骤如下:

1)设计电流调节器的结构和参数,将电流环校正成典型I型系统;

2)在简化电流环的条件下,设计速度调节器的结构和参数,将速度环校正成典型II型系统;

3)进行Simulink仿真,验证设计的有效性。

4.设计内容 1) 设计思路:

带转速负反馈的单闭环系统,由于它能够随着负载的变化而相应的改变电枢电压,以补偿电枢回路电阻压降的变化,所以相对开环系统它能够有效的减少稳态速降。

当反馈控制闭环调速系统使用带比例放大器时,它依靠被调量的偏差进行控制的,因此是有静差率的调速系统,而比例积分控制器可使系统在无静差的情况下保持恒速,实现无静差调速。

对电机启动的冲击电流以及电机堵转时的堵转电流,可以用附带电流截止负

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反馈作限流保护,但这并不能控制电流的动态波形。按反馈的控制规律,采用某个物理量的负反馈就可以保持该基本量基本不变,采用电流负反馈就应该能够得到近似的恒流过程。

另外,在单闭环调速系统中,用一个调节器综合多种信号,各参数间相互影响,难于进行调节器的参数调速。例如,在带电流截止负反馈的转速负反馈的单闭环系统中,同一调节器担负着正常负载时的速度调节和过载时的电流调节,调节器的动态参数无法保证两种调节过程均具有良好的动态品质。

按照电机理想运行特性,应该在启动过程中只有电流负反馈,达到稳态转速后,又希望只有转速反馈,双闭环调速系统的静特性就在于当负载电流小于最大电流时,转速负反馈起主要作用,当电流达到最大值时,电流负反馈起主要作用,得到电流的自动保护。

2)双闭环调速系统的组成:

a. 系统电路原理图

图2-1为转速、电流双闭环调速系统的原理图。图中两个调节器ASR和ACR分别为转速调节器和电流调节器,二者串级连接,即把转速调节器的输出作为电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。电流环在内,称之为内环;转速环在外,称之为外环。

两个调节器输出都带有限幅,ASR的输出限幅什Uim决定了电流调节器ACR的给定电压最大值Uim,对就电机的最大电流;电流调节器ACR输出限幅电压Ucm限制了整流器输出最大电压值,限最小触发角α。

UfiRnCn+Un+R0Ufn_R0ASR_++Ui+R0LMR0_+RiACR+CiUcGTV+Ud_Id+MLM___RP2TG+图2-1 双闭环调速系统电路原理图b. 系统动态结构图

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