直流电机双闭环调速大作业材料.doc

实验报告 实验名称 直流电机双闭环调速系统 指导教师 专业 电气工程及其自动化 一、与要求Chopper-Fed DC Motor Drive例，直流电机双闭环调速系统 必做项：的； 仿真结果进行分析， 仿真并分析PI调节器参数对电机运行性能的影响。 选做项：与仿真平台atlab2013a 三、研究背景与意义 原理 双闭环调速系统中包括反馈控制闭环，为电流控制环，外环为控制。电流调节器晶闸管移相触发器晶闸管整流器和电动机电枢回路组成的给定信号电机电枢电流反馈信号，其差值电流调节器的输为移电压通过移相触发器去控制整流桥的输出电压在这个电压作用下的电流转矩将相应地发生变化电流通过或霍尔电枢回路，交流互感器取自整流桥交流输入电流，经过整流。 调节的过程是这样实现的：调节器的大于电流反馈信号，控制整流桥的移相角使整流输出电压升高，反之，调节器的小于电流反馈信号使整流输出电压，，电枢电流与电流给定值相等。 中速度调节器一个调节器它的一个输入端送入速度给定信号由它规定运行速度另一端送入来自与电机同轴的测速发电机速度反馈信号两者之差速度调节器，经的输出信号作为输入送到电流调节器通过前面所述电流调节的控制作用调节电机的电枢电流转矩， 双闭环调速系统连接上的特点是的输出作为电流调节器的给定控制电动机的这样做的好处在于给定速度与实际速度的差额及时，速度差比较大电机转矩，速度变化快以便尽快把电机转速拉向给定值，快速性；而当转速接近给定值时，电机的自动减小，避免过大超调，使转速很快达到给定，做到静态。 ，由于电流环的等效时间常数一般比较小，当系统作出响应，抑制干扰的，提高系统运行的稳定性和抗干扰能力。有以速度调节器的输出作为电流调节器的输入给定的特点，的输出限幅值也就限定了电枢电流，比较低的晶闸管元件能起到有效的保护作用。原理框图 图1 直流电机双闭环调速系统原理图 图2 直流电机双闭环调速系统原理框图 五、仿真模型与模型分析 下图是MATLAB中自带的直流电机双闭环调速的SIMULINK仿真模型。 图3 直流电机双闭环调速模型图 2、直流电机双闭环调速仿真模型各模块功能.1、参考速度选择模块 选择模块且转速可设定 图5 恒/阶跃转速给定参数设定界面 由以上数据可知，设定为rad/s；阶跃转速数据可修改，这里采用默认值。 2.2、转矩选择模块 图6 转矩选择模块 与参考转速选择 图7 恒/阶跃转矩变化模块参数设置 由以上数据可知，设定为5N·m阶跃 N·m到25 N·m的阶跃变化过程，历时1.2s。以上数据可修改，这里采用默认值。2.3、速度调节器ST 图8 速度调节器模块(左)与对应的它的一个输入端送入速度给定信号由它规定运行速度另一端送入来自与电机同轴的测速发电机速度反馈信号两者之差速度调节器，经的输出信号作为输入送到电流调节器通过前面所述电流调节的控制作用调节电机的电枢电流转矩， 图9 速度调节器的PI参数设置 由参数设置界面数据可知， 2.4、电流调节器LT 图10 电流调节器模块(左)与对应的输出量为移相电压。调节的过程是这样实现的：调节器的大于电流反馈信号，控制整流桥的移相角使整流输出电压升高，反之，调节器的小于电流反馈信号使整流输出电压，，电枢电流与电流给定值相等。 1 电流调节器参数设置 其内部参数设置如图11，可知当输入量差别超过2A时，就进行调节。 2.5 、触发脉冲发生模块 图12 触发脉冲发生对应的模块用于的门极触发脉冲，晶闸管在需要的时候导通其电流调节器输出移相电压，为触发脉冲。中给定数值参数设置如图 图13 触发电路的相关参数设置 2.6、晶闸管-直流电机主电路模块 图14 晶闸管-直流电机主电路模块(左)与对应的 完整原理图如图 图原理图 采用供电，调节触发装置 图16 直流电机参数设置 可知电枢回路的Ra=0.5Ω，La=0.01H，J=0.05kg.m2等。 2.7、速度和电流反馈模块 图17 速度和电流反馈模块 用于将速度与电流反馈与给定或电流比较，比较分别送入速度调节器与电流调节器 图18 反馈环节设置 可知反馈的量为速度和电枢电流，还有励磁电流和电磁转矩，但输出的只有速度和电枢电流反馈信号。 2.8 反馈电流滤波模块 图19 反馈电流滤波器 用于消除杂讯，反馈环抗干扰能力 图20 滤波器参数设置 2.8、示波器模块 图21 示波器模块图 用于观察按照 图22 仿真结果 图中三个变化分别为、负载突、突加时转速变化。 可以看出调节调节效果由于采用电流调节现三个变化段分析 1.1、起动过程 图23 起动过程电流及转速