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《运动控制系统》课程设计

题目:转速电流双闭环直流调速系统仿真与设计

转速电流双闭环直流调速系统仿真与设计

1.设计题目

转速电流双闭环直流调速系统仿真与设计

2.设计任务

已知某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采纳三相桥式电路，基本数据以下：

1）直流电动机：160V、120A、1000r/min、C=r，同意过载倍数

eλ=

2）晶闸管装置放大系数：K=30

s

3）电枢回路总电阻：R=Ω

4）时间常数：T=，T=，转速滤波环节时间常数T取

lmon

5）电压调理器和电流调理器的给定电压均为10V

试按工程设计方法设计双闭环系统的电流调理器和转速调理器，并用Simulink成立系统

模型，给出仿真结果。

系统要求：

1）稳态指标：无静差

2）动向指标：电流超调量σ≤5%；空载起动到额定转速时超调量σ≤10%

i

n

3.设计要求

依据电力拖动自动控制理论，按工程设计方法设计双闭环调速系统的步骤以下：

1）设计电流调理器的构造和参数，将电流环校订成典型I型系统；

2）在简化电流环的条件下，设计速度调理器的构造和参数，将速度环校订成典型II型系统；

3）进行Simulink仿真，考证设计的有效性。

4.设计内容

1）设计思路：

带转速负反应的单闭环系统，因为它能够跟着负载的变化而相应的改变电枢电压，以赔偿电

枢回路电阻压降的变化，所以相对开环系统它能够有效的减少稳态速降。

当反应控制闭环调速系统使用带比率放大器时，它依赖被调量的偏差进行控制的，所以是有

静差率的调速系统，而比率积分控制器可使系统在无静差的状况下保持恒速，实现无静差调速。

对电机启动的冲击电流以及电机堵转时的堵转电流，能够用附带电流截止负反应作限流保

护，但这其实不可以控制电流的动向波形。按反应的控制规律，采纳某个物理量的负反应就能

够保持该基本量基本不变，采纳电流负反应就应当能够获得近似的恒流过程。

此外，在单闭环调速系统中，用一个调理器综合多种信号，各参数间互相影响，难于进

行调理器的参数调速。比如，在带电流截止负反应的转速负反应的单闭环系统中，同一调理

器担负着正常负载时的速度调理和过载时的电流调理，调理器的动向参数没法保证两种调理

过程均拥有优秀的动向质量。

依据电机理想运转特征，应当在启动过程中只有电流负反应，达到稳态转速后，又希望

只有转速反应，双闭环调速系统的静特征就在于当负载电流小于最大电流时，转速负反应起

主要作用，当电流达到最大值时，电流负反应起主要作用，获得电流的自动保护。

2)双闭环调速系统的构成：

a.系统电路原理图

图2-1为转速、电流双闭环调速系统的原理图。图中两个调理器ASR和ACR分别为转速

调理器和电流调理器，两者串级连结，即把转速调理器的输出作为电流调理器的输入，再用

电流调理器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。电流环在内，称之为内环；转速环在外，

称之为外环。

两个调理器输出都带有限幅，ASR的输出限幅什Uim决定了电流调理器ACR的给定电压最

大值Uim，对就电机的最大电流；电流调理器ACR输出限幅电压Ucm限制了整流器输出最大电

压值，限最小触发角α。

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