单闭环P和PI的PWM-M系统控制仿真.pdfVIP

天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》

一.PWM调速系统的优点

自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制的高频开关

控制方式，形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系

统，或直流PWM调速系统,与V-M系统相比，PWM系统在很多方面有较大的优越

性。

(1)主电路线路简单，需用的功率器件少。

(2)开关频率高电流容易连续，谐波少电机损耗及发热都较小。

(3)低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:10000左右。

(4)与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力

强。

(5)功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小,当开关频率适当时，开关损

耗不大，因而装置效率较高。

(6)直流电源采用不可控整流时电网功率因数比相控整流器高。

由于有上述优点,直流脉宽调速系统的应用日益广泛，特别是在中、小容量

的高动态性能系统中,已经完全取代了V-M系统。

二.单闭环调速直流调速系统的介绍

单闭环调速系统的工作过程和原理:电动机在启动阶段，电动机的实际转速

(电压)低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号，经放大后输出的电

压保持为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流

给定值送入电流调节器，此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号,

直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等于最大给定值，电动机以最大电流恒

流加速启动。电动机的最大电流(堵转电流)可以通过整定速度调节器的输出限幅

值来改变。在电动机转速上升到给定转速后，速度调节器输入端的偏差信号减小

到近于零,速度调节器和电流调节器退出饱和状态,闭环调节开始起作用。

三.调节器的作用

在控制系统中设置调节器是为了改善系统的静、动态性能。在采用了PI调

节器以后，构成的是转速单闭环无静差调速系统。改变比例系数和积分系数，可

以得到振荡、有静差、无静差、超调大或启动快等不同的转速曲线。

如果把积分部分取消，改变比例系数，可以得到不同静差率的响应曲线直至

振荡曲线;如果改变PI调节器的参数，可以得到超调量不一一样、调节时间也不

一样的转速响应曲线。经过比较可以发现系统的稳定性和快速性是一对矛盾，必

须根据工程的要求，选择一个合适的PI参数。

在本实验中，我通过实验试凑法，通过实验逐步确定参数的选择，取得了较

为良好的结构

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四.有静差单闭环PWM可逆直流调速系统系统

仿真模型如下图

(1)主电流模型的建立与参数设置

主电路由直流电动机本体模块、UniversalBridge桥式电路模块、负载和

电源组成,电动机本体模块参数为默认值，桥式电路参数设置:桥臂数为2,电力

电子装置为MOSFET/Diodes，其他参数为默认值，电源参数为220V，励磁电源为

220V，负载为50。

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(2)控制电路模型的建立与参数设置

控制电路由转速调节器ASR、PWM发生器、转速反馈和给定信号等组成。ASR

采用P模块,参数设置:Kp=1。输出限幅为[10-10]。

直流电源参数和直流励磁电源参数均为220V，反馈系数为0.1,给定信号为

10,在2s时给定信号变为-10。

(3)系统仿真参数设置