α=β配合控制的直流可逆调速系统.docx

PAGE 1 摘要 电力拖动自动控制系统是把电能转换成机械能的装置,它被广泛地应用于一般生产机械需要动力的场合也被广泛应用于精密机械等需要高性能电气传动的设备中,用以控制位置、速度、加速度、压力、张力和转矩等。直流电动机具有良好的起、制动性能宜于在大范围内平滑调速在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到应用。而转速、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 针对面向系统传递函数结构图仿真方法的不足，提出了一种基于MATLAB的Simulink和Power System工具箱、面向系统电气原理结构图的仿真新方法，实现了转速与电流双闭环α=β配合控制的直流可逆调速系统的建模与仿真分别介绍了同步脉冲触发器、移相器控制器和PI调节器的建模，给出了直流可逆调速系统的仿真模型和仿真结果，仿真结果表明了仿真算法可信度较高。 关键词:α=β 配合控制;直流电机;MATLAB仿真;移项控制器 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 摘要 1 第1章.绪论 3 1.1配合有环流可逆控制直流调速系统简介 3 1.2 控制对象及要求 4 第2章：系统总体设计 5 2.1．α=β配合控制的直流可逆调速系统的工作原理 5 2.2．电流调节器设计 6 2.2.1电流调节器的作用 6 2.2.2电流环结构简图 7 2.2.3设计电流调节器 7 2.3转速调节器设计 10 2.3.1转速调节器的作用 10 2.3.2转速环结构简图 10 2.3.3设计转速调节器 11 第3章．Simulink仿真 14 3.1 系统建模 14 3.1.1 移相控制器的封装 14 3.1.2 带限幅的PI调节器的封装 15 3.1.3 α=β配合控制的直流可逆调速系统整体的建模 16 3.2仿真波形及分析 17 结论 20 参考文献 21 第1章.绪论 1.1配合有环流可逆控制直流调速系统简介 可逆轧机、龙门刨床等生产机械要求运动控制系统能够实现快速的正、反转，以提高产量与加工质量；开卷机、卷取机等虽然不需要正、反向运行，却需要快速制动。将上述生产工艺要求归纳成运动控制系统的性能，就是电动机除电动转矩外还需产生制动转矩，实现生产机械快速的减速、停车与正、反向运行等功能。在转速n和电磁转矩Tc的坐标系上，就是四象限运行的功能，如图1-1所示。这样的调速系统需要正、反转，故称可逆调速系统。 +n 正转 正转 制动状态 电动状态 -Te +Te 反转 反转 电动状态 制动状态 -n 图1-1 调速系统的四象限运行 α=β 配合控制消除直流平均环流的原则是正组整流装置处于整流状态，即 Ud0f 为正时，强迫使反组处于逆变状态，即 1.2 控制对象及要求 交流电源：160V（峰值），50HZ 电动机：Un=220V，Ιn=136A，n=1460r/min，λ=2，Rrec=1.3,Ra=0.21，La=0.000543H 励磁电压：Uf=220V，Rf=14.7，Lf=0，Lof=0.084H，J=2.29 kg·㎡ 电抗器：L1~L4为0.002H，平波电抗器为0.015H，Toi=0.002s，Ton=0.014s，α=0.00685，β=0.037 设计要求为： 1设计转速调节器、电流调节器参数 2建立仿真模型并进行仿真 第2章：系统总体设计 2.1．α=β配合控制的直流可逆调速系统的工作原理 α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统的电气原理图如图2-1所示。图中，主电路由两组三相桥式.晶闸管全控型整流器反并联组成，并共用同一路三相电源。由于采用α=β配合控制方式，在两组整流器之间没有直流环流，但还存在脉动环流，为了限制脉动环流的大小，在主电路中串入了四个均衡电抗器Lc1—Lc4，用于限制脉动环流。平波电抗器Ld，用于减少电动机电枢电流的脉动，减少电枢电流的断续区，改善电动机的机械特性。系统的控制部分采用了转速和电流的双闭环控制。由于可逆调速电流的反馈信号小不仅要反映电枢电流的大小还需要反映电枢电流的方向，因此电流反馈一般用直流电流互感器或霍尔电流检测器，在电枢端取电流信号。为了确保两组整流器的工作状态相反，流调节器的输出分两路，一路经止组桥触发器GTF控制正组桥整流器，另一路经倒相器AR、反组桥GTR控制反组桥整流器VR。 图2