带电流截止负反馈的转速直流调速matlab仿真.doc

带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真 2015年4月 目录 设计参数··························1 设计背景··························1 2.1问题的提出 ·······················1 2.2解决办法 ························1 带电流截止负反馈闭环直流调速系统··············2 3.1总原理图 ························2 3.2电流截止反馈环节 ····················2 3.3带电流截止负反馈闭环直流调速系统结构框图和静特性 ····3 参数设计··························5 4.1基本参数的计算 ·····················5 4.2判别系统稳定性 ·····················6 4.3PI调节器的设计 ·····················7 4.4取样电阻的选择·····················10 Matlab建模与仿真 ·····················10 5.1带P I调节器的闭环直流调速系统·············10 5.2加入电流截止负反馈···················11 波形分析及结论·······················16 6.1没有电流截止负反馈···················16 6.2加上电流截止负反馈···················16 6.3结论··························16 一、设计参数 电动机：额定数据为，，，，电枢电阻，； 晶闸管触发整流装置：三相桥式可控整流电路，整流变压器Y/Y联结，二次线电压，二次线电压电压放大系数； V-M系统电枢回路总电阻2.8Ω； 要求：生产机械要求调速范围，静差率，，, 二、设计背景 2.1问题的提出 众所周知，直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许的。 采用转速负反馈的闭环调速系统突然加上给定电压时，由于惯性，转速不可能立即建立起来，反馈电压仍为零，相当于偏差电压，差不多是其稳态工作值的 1+K 倍。这时，由于放大器和变换器的惯性都很小，电枢电压一下子就达到它的最高值，对电动机来说，相当于全压起动，当然是不允许的。 另外，有些生产机械的电动机可能会遇到堵转的情况。例如，由于故障，机械轴被卡住，或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。由于闭环系统的静特性很硬，若无限流环节，硬干下去，电流将远远超过允许值。如果只依靠过流继电器或熔断器保护，一过载就跳闸，也会给正常工作带来不便。 2.2解决办法 为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电流过大的问题，系统中必须有自动限制电枢电流的环节。根据反馈控制原理，要维持哪一个物理量基本不变，就应该引入那个物理量的负反馈。那么，引入 图1 带电流截止负反馈闭环直流调速系统原理图 本系统采用结构，其原理图如图所示。 ，此电压与转速给定信号经速度调节器ASR综合调节，ASR的输出作为移相触发器的控制电压，由此组成转速负反馈单闭环直流调速系统。改变即可调节电动机的转速。 在本系统中ASR采用比例积分调节器，属于无静差调速系统。为了防止在起动和运行过程中出现过大的电流冲击，系统引入了电流截止负反馈以限止电流不超过其允许的最大值。 3.2电流截止负反馈环节 直流调速系统中的电流截止负反馈环节如图2所示，电流反馈信号取自串入电动机电枢回路中的小阻值电阻，正比于电流。 设为临界的截止电流，当电流大于时将电流负反馈信号加到放大器的输入端，当电流小于时将电流反馈切断。 为了实现这一作用，须引入比较电压。图3中利用独立的直流电源作比较电压，其大小可用电位器调节，相当于调节截止电流。在与之间串接一个二极管ＶＤ，当时，二极管导通，电流负反馈信号Ｕｉ即可加到放大器上去；当时，二极管截止，即消失。显然，在这一线路中，截止电流。 图2 利用独立直流电源作比较电压 图3 利用稳压管产生比较电压 3.3带电流截止负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图和静特性 电流截止负反馈环节的输入输出特性如图4所示，它表明：当输入信号为正值时，输出和输入相等；当为负值时，输出为零。这是一个非线性环节（两段线性环节），将它画在方框中，再和系统的其它部分联接起来，即得带电流截截止负反馈的闭环调速系统稳态结构图5