双闭环直流调速课件.docx

1.摘要12.直流双闭环调速系统的原理12.1设计思路12.2系统的组成22.3系统原理框图23.转速、电流双闭环直流调速系统的设计33.1电流调节器的设计33.2：转速调节器的设计6（3）：转速反馈系数：94．MATLAB仿真部分114.1电流环仿真114.2转速环仿真125.硬件图135.1控制部分135.2电力电子变换器部分145.3电流反馈部分145.4转速反馈部分145.5硬件完整图155.总结151.摘要本设计主要研究了直流调速转速电流双闭环控制系统以及对MATLAB软件的使用。系统模型由晶闸管直流电动机组成的主电路和转速电流调节器组成的控制电路两部分组成。主电路采用三相可控晶闸管整流电路整流，用PI调节器控制，通过改变直流电动机的电枢电压从而进行调压调速。控制电路设置两个PI调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者实行嵌套连接，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE，形成转速电流双闭环直流调速系统。在Simulink中建立仿真模型，设置各个模块的参数，仿真算法和仿真时间，运行得出仿真模型的波形图。通过对波形图的分析，说明直流调速转速电流双闭环控制系统具有良好的静态和动态特性2.直流双闭环调速系统的原理2.1设计思路转速、电流双闭环调速系统属于多环调速系统。目前都采用由内向外，一环包围一环的结构，每一闭环都没有本环的调节器，构成一个完整的闭环系统。设计闭环系统的一般方法是由内环向外环一环一环的设计。对双闭环调速系统而言，先从内环开始，根据电流要求，确定把电流环校正为那种典型系统，按照调节对象选择调节器及其参数。设计完电流环之后，就把电流环等效为一个小惯性环节，作为转速环的一个组成部分，然后用同样的方法进行转速环设计，然后通过MATLAB进行仿真，动态分析，根据分析情况更改实现方案。2.2系统的组成转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。采用PI调节的单个转速闭环调速系统可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是对系统的动态性能要求较高的系统，单闭环系统就难以满足需要了。为了实现在允许条件下的最快启动，关键是要获得一段使电流保持为最大值的恒流过程。按照反馈控制规律，采用某个物理量的负反馈就可以保持该量基本不变，那么，采用电流负反馈应该能够得到近似的恒流过程。所以，我们希望达到的控制：启动过程只有电流负反馈，没有转速负反馈；达到稳态转速后只有转速负反馈，不让电流负反馈发挥作用。故而采用转速和电流两个调节器来组成系统。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可以在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。二者之间实行嵌套（或称串级）联接，如图1-1所示。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再把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；转速换在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统。图1-1转速、电流双闭环直流调速系统2.3系统原理框图在转速、电流双闭环调速系统中，既要控制转速，实现转速无静差调节，又要控制电流使系统在充分利用电动机过载能力的条件下获得最佳过度过程，其关键是处理好转速控制与电流控制的关系，就是二者分开，用转速调节器ASR调节转速，用电流调节器ACR调节电流。ASR与ACR之间实现串级连接，即以转速调剂器的输出电压Ui为电流调节器的电流给定信号，再用ACR的输出电压Uc作为晶闸管的移向控制电压。从闭环反馈的结构看，转速环在外面为外环，电流环在里面为内环。为了获得良好的动静态性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入、输出限幅电路的PI调节器，且转速与电流都是负反馈的闭环调剂系统。双闭环直流调速系统电路原理图3.转速、电流双闭环直流调速系统的设计3.1电流调节器的设计3.1.1电流环结构框图的化简?在图3-1点画线框内的电流环中，反电动势与电流反馈的作用互相交叉，这将给设计工作带来麻烦。实际上，反电动势与转速成正比，它代表转速对电流环的影响。在一般情况下，系统的电磁时间常数Tl远小于机电时间常数Tm，因此，转速的变化往往比电流变化慢得多，对电流环来说，反电动势是一个变化较慢的扰动，在电流的瞬变过程中，可以认为反电动势基本不变，即。这样，在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，也就是说可以暂且把反电动势的作用去掉，得到电流环的近似结构框图，如图3-1所示。可以证明，忽略反电动势对电流环作用的近似条件是?为开环电流截止频率。3-1忽略反电动势的动态影响时电流环的动态结构框图如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效的移到环内，同时把给定信号改成 ，则电流环便等效成单位负反馈系统，如图3-2所示。3-2