MATLAB仿真稳定电流源控制系统.docVIP

MATLAB仿真稳定电流源控制系统 一应用MATLAB仿真的电流源控制系统实验 二、实验目的： 1、运用自动控制思想，结合电力电子技术的相关知识，初步理解控制系统在实际中的分析和应用。 2、进一步熟悉并掌握MATLAB仿真软件，尤其是Simulink中的电力电子元件库的搭建和分析、具体调试工过程及在实际中的应用。 3、通过实习培养学生对自动控制系统进行参数和指标分析，学会对自动控制系统的调试。 三、实验原理： 恒压源：恒压源是其输出电流改变时，其端电压亦不变，而保持稳定。 而理想的恒压源为：a)不因负载(输出电流)变化而改变。b)不因输入电压变动而改变。c)不因环境温度变化而改变。d)内阻r等于零。 系统的结构框架图原理图如下：三相交流电 PM：311V50Hz晶闸管三相全 桥式整流无源滤波稳压输出 PID调节 整流环节：三相桥式可控整流电路用了六个晶闸管，器输出电压脉动较小，输出功率较大。不足之处就是晶闸管电流及变压器的副边电流在一周期内只有三分之一的时间有电流流过，变压器的利用率较低。 滤波环节：利用电感电容滤去高次谐波，是输出电压更加稳定 PID调节环节:即为校正环节，加入一些机构或装置，是系统特性发生变化，从而满足系统的各项性能指标，按校正专职在系统中的链接方式，即分为：串联校正、反馈校正和复合校正三种。 四、性能指标： 稳定性：系统能稳定工作，即输出指定的电压值。本实验设定的基准电压为270v。平稳性：通过PI调节，使系统超调量不能过大，振荡次数尽量减少。快速性：动态过程时间尽量短。 准确性：使系统稳态误差最小。本实验要求系统稳定时无差。 五、实验步骤： 1、按照指导老师给定的实验要求，提出设计电流源的方案。初步拟定系统的性能指标，然后，查阅相关书籍，确定采用AC-DC晶闸管三相桥式全控整流，无源滤波，反馈稳流等原理，画出实验原理图。 2、在MATLAB仿真软件上，将具体的电路搭建出来。经过多次调试，先确定不可控的情况，再加入PI控制器，加以校正。通过实验调试，确定各参数。 3、在机房完成初步设计，在老师的指导下，纠正设计纰漏，进一步完善系统，让系统的性能指标得到提高。 4、进行最终收尾，将电路布局清楚，自行演示几遍。然后，由老师验收。根据老师的意见做些修改，最后，撰写实验报告。 实验原理图 : 六、实验分析： 主要思路：本次实验的主要思路来源于直流电机的调速，直流电机的转速正比于直流 电机的电压，因此，可以因此确定固定的转速，一定的转速对应一定的电压，通过晶闸管三相全桥式控制，调节控制角，给定控制角，输出值与额定值间的差值通过一定的比例转化，再通过PI控制器之后与额定的控制角做和，引入六脉冲发生器，产生与额定控制角相近似的控制角之后在引入脉冲触发器，使之产生额定的输出电压，即使在负载发生变化或有扰动作用时，输出电压在很快时间内也能恢复到额定值。 本次实验具体分析如下： 实验原理图中，断开反馈环节后构成的。主要包括：输入环节、整流环节、滤波环节和输出环节。 （1）输入采用的是频率50Hz、相电压220V的三相交流电。 （2）整流采用的是比较通用的晶闸管三相全桥式控制。这种控制方式不存在直流 磁化现象，且变压器利用率最高。晶闸管触发采用固定同步触发发生器产生触发信号，较容易实现。 （3）滤波采用电容无源滤波方式，以滤除电流高次谐波； （4）输出加有数字显示器，用来显示电流平均值，利于记录分析；最后接示波器， 用来显示波形，利于直观分析。 通过几次调试，我们得到较好的输出波形，具体的参数如下： MATLAB仿真图样如下： 具体的参数如下： 输入：频率50Hz、峰值311V的三相交流电，三相互差120°； 同步触发信号发生器：频率50Hz、脉冲宽度：60°； 控制角：60°； 控制器：Kp=2 基准电流：270V MATLAB仿真图样如下： 输出电压波形如图所示：滤波电容：4e-6FKi=3 稳态误差输出波形如图所示： 经过对PI 控制器相关参数的更改之后，使得输出电压的波形如图所示：误差波形如图所示： 小结：通过这一步完善，我们基本完成了各项性能指标要求，得到了一个有固定额定 输出电压的电压源，虽然综合评定不是很理想，但还基本符合要求。 七、实验心得： ……………………………………………………