直流电动机双闭环调速系统的设计

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一 、双闭环调速系统的提出
单闭环调速系统 ，采用转速负反馈和PI调节器， 实现转速无静差调节。
TG—测速发电机 UPE— 电力电子变换器
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一 、双闭环调速系统的提出
相对于双闭环系统来说 ，单闭环系统有如下 优点：
起制动较慢 正反转转换不灵敏 抗干扰能力差
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一 、双闭环调速系统的提出
利用MATLAB中SimPowerSystems工具箱对V-M
系统进行仿真：
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三 、晶闸管- 电动机调速系统
V-M系统中存在的问题： （1）ACR控制器的设计
0 = 8k+b
k=-5.625 b=45
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三 、晶闸管- 电动机调速系统
V-M系统中存在的问题： （2）触发脉冲相位控制
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六 、附录
数学模型中ACR仿真曲线“.m文件”源程序：
clf load adjustACR.mat t = signals( 1 , : ) ;
y1 = signals(2, :) ; y2 = signals(3, :) ; h1 = line(t,y1( :)) ; grid on;
二 、数学模型和动态性能分析
晶闸管触发和整流装置的动态数学模型：
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二 、数学模型和动态性能分析
比例放大器： 测速发电机： 电流互感器：
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二 、数学模型和动态性能分析
双闭环控制系统的动态数学模型：
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二 、数学模型和动态性能分析
电流环通常按典型Ⅰ型系统来设计 ，应该采用PI 调节器 转速环通常按典型Ⅱ型系统来设计 ，应该采用PI 调节器
t i t l e ( ‘ACR输出特性与转速") ; gtext(‘\leftarrow转速 ’),gtext(‘\leftarr
y label( ‘ACR输出/V")
axis([0 0.7 0 5])
实验仿真环境中MATLAB为7.11.0（R2010b），操作系统为W7
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谢 谢！
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单闭环系统中由电流截止负反馈来控制电流 ， 只 能在超过临界电流值 Idcr 以后 ，靠强烈的负反馈作用 限制电流的冲击。
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一 、双闭环调速系统的提出
a) 带电流截止负反馈的单闭环调速系统 b) 理想的快速起动过程 7/33
二 、数学模型和动态性能分析
额定励磁下的直流电动机的数学模型：
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四 、来自百度文库流脉宽调速系统
PWM信号控制电压：
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四 、直流脉宽调速系统
电动机电流输出特性
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五 、小结
1.利用Matlab/simu link工具箱基于数学模型对直流 电动机双闭环PID控制进行仿真实验 2.利用SimPowerSystems工具箱对晶闸管与PWM调 速系统进行仿真实验
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三 、晶闸管- 电动机调速系统
V-M系统中存在的问题： （3）系统可逆运行
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三 、晶闸管- 电动机调速系统
单独对Thyristor模块进行波形仿真： 输入相位角为90度：
Usw2 Usw3
USW5
Usw6 udc
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三 、晶闸管- 电动机调速系统
单独对Thyristor模块进行波形仿真： 输入相位角为0度：
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二 、数学模型和动态性能分析
当ASR输出达到限幅值U*im，转速外环呈开环状态， 转速的变化对系统不再产生影响。
稳态时 :
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二 、数学模型和动态性能分析
双闭环调速系统的动态结构图 :
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二 、数学模型和动态性能分析
转速仿真结果图 :
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二 、数学模型和动态性能分析
直流电动机双闭环调速系统的设计
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目录
一 、直流电动机双闭环调速系统的提出 二 、数学模型和动态性能分析
三 、晶闸管- 电动机调速系统
四 、直流脉宽调速系统
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一 、双闭环调速系统的提出
为实现转速和电流两种负反馈分别起作用 ，在 系统中设置两个调节器 ，分别调节转速和电流。
ASR—转速调节器 ACR— 电流调节器 TG—测速发电机 TA— 电流互感器 UPE— 电力电子变换器
Usw2 Usw3
USW5
Usw6 udc
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三 、晶闸管- 电动机调速系统
电动机电流输出曲线
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四 、直流脉宽调速系统
直流脉宽调速原理：
通过调节脉宽调整输出电压 ， 从而调节电动机转速。
输出电压
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四 、直流脉宽调速系统
利用MATLAB中SimPowerSystems工具箱对直流调 速系统进行仿真：
xlabel("t/s")
axet = axes("Position",get(gca,"Position"), "XAxisLocation","bottom",...
"YAxisLocation","right","Color","Non "XColor","k","Ycolor","k") ; h2 = line(t,y2,"color","k","parent",axet) ; y label( ‘转速n r/min") axis([0 0.7 0 2000])
调整后双闭环调速系统的动态结构图 :
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二 、数学模型和动态性能分析
ASR输出特性曲线
ACR输出特性曲线
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二 、数学模型和动态性能分析
电动机电流输出特性曲线
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二 、数学模型和动态性能分析
抗扰性能测试曲线：
突加负载抗扰特性
电网电压突变曲线
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三 、晶闸管- 电动机调速系统