单闭环不可逆直流调速系统仿真实验设计

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单闭环不可逆直流调速系统仿真实验设计

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目录

任务书 (3)

概述 (4)

原理 (5)

建模与参数设置 (12)

仿真结果及分析 (16)

参考文献 (17)

附图 (18)

任务书

单闭环不可逆直流调速系统仿真实验设计

1．画出系统的仿真模型

2．主电路的建模和模型的参数设置

（1）三相对称交流电压源的建模和参数设置

（2）晶闸管整流的建模和参数设置

（3）平波电抗器的建模和参数设置

（4）直流电动机的建模和参数设置

（5）同步脉冲触发器的建模和参数设置

3．控制电路的建模和参数设置

4．系统的仿真参数设置

5．系统的仿真，仿真结果的输出及结果分析

6．打印说明书（B5），并交软盘（一组）一张。

注意事项：

1．系统建模时，将其分成主电路和控制电路两部分分别进行

2．在进行参数设置时，晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等的参数设计原则如下：如果针对某个具体参数设置，则对话框的有关参数应取装置的实际值；如果不针对某歌剧厅的装置的一般情况，可先去这些装置的参数默认值进行仿真。若仿真结果不理想，则通过仿真实验，不断进行参数优化，最后确定其参数。

3．给定信号的变化范围、调节器的参数的反馈检测环节的反馈系数等可调参数的设置，其一般方法是通过仿真试验，不断进行参数优化。

4．仿真时间根据实际需要而定，以能够仿真出完整的波形为前提。

5．仿真算法的选择：通过仿真实践，从仿真能否进行、仿真的速度、仿真的精度等方面进行选择。

为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环系统。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，按反馈的方式不同分为转速反馈、电流反馈、电压反馈、本次设计中采用的为单闭环不可逆直流调速系统。

转速单闭环系统原理如图1所示，图中将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经速度变换后接到电流调节器的输入端，与给定的电压相比较经放大后，得到移相控制电压Uct，用作控制整流桥的触发电路，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变三象全控整流电路的输出电压，这就构成了速度反馈闭环系统。电动机的转速随着给定电压变化，电动机的最高转速由电流调节器的输出限幅所决定，电流调节器为比例积分调节器，这是挡给定电压恒定时，闭环系统队速度变化起到了抑制作用，当电动机负载或电源电压波动时，电动机的转速能稳定在一定的范围内变化。

图1 转速单闭环系统原理图

该系统由给定信号、速度调节器、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器，直流电动机速度反馈等部分组成。在仿真实验设计中采用了面向电气原理结构图方法构建的单闭环转速负反馈直流调速系统的仿真模型。

1．转速反馈闭环调速系统是一种基本的反馈控制系统，它具有下述三个基本特征，也就是反馈控制的基本规律。

1）只用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍是有静差

的。

2）反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。

3）系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。

转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构框图

反馈控制闭环调速系统的动态结构框图

2.三相全控桥式整流电路

1)系统原理如图2（图2为晶闸管直流调速实验系统原理图，

实验系统的主电路为三相全控桥式整流电路）

图2 晶闸管直流调速实验系统原理图

2)工作原理

可控整流是把交流电变成大小可调的直流电，把晶闸管和整流二极管都堪称理想元件，即导通时的正向电压江和关断时的漏电流均忽略不计，并且导通榆关断都是瞬时完成的。

共阴极组的自然换向点在wt1、wt3、wt5时刻，分别触发晶闸管VT1,VT3,VT5共阴极组的自然换向点在wt2,wt4,wt6时刻分别VT2,VT4,VT6触发晶闸管。两族的自然换向点对应相差60°，电路对应在本组内换流，即vt1-vt3-vt5-vt1…,vt2—vt4–vt6–vt2…,每个管子轮流导通120°，对共阴极而言，其输出电压波形是三项相电压波形的正半周的包络线；对共阳极组而言其输出电压波形是三项相电压波形的负半周的包络线。三相桥式全控整流的输出电压为两组输出电压之和，是相电压波形正负包络线下的面积，当a≤60°时，Ud的波形均为正值。所以本设计中a≤60°。

三相桥式全控整流电路在任何时刻必须保证有两个晶闸管同时导通才能构成电流回路．晶闸管换流只在本组内进行，每隔120度环流一次。

三相桥式全控整流电路的负载电压ud波形是六个不同的线电压的组合，当a=0度时，为三相线电压的正向包络线，每周期脉动六次，基波频率为30HZ，其脉动系数S U=0.05，基本是一个平稳的直流。带大电感负载时，其平均值为

Ud=2.34U2ΦCOSa=1．35U2l COSa (0°≤a≤90°)

三相全控桥式整流电路控制角a的起算点为相邻相电压的交点。由于线电压超前相电压30°。所以波形上a距波形原点的距离为a+30°。

⒉平波电抗器

再V-M系统中，脉动的电流会增加电机的发热，同时也增加脉动转矩，对机械产生不利。为了避免或减轻这种影响，需采用抑制电流脉动的措施，主要是：

⑴增加整流电路相数，或采用多重化技术。

⑵设置平波电抗器

本次试验中采用设置平波电抗器的方式。平波电抗器的电感一般按低速轻载时保证电流连续的条件来选择。通常首先给定最小电流Idmin，再利用他计算所的总电感，减去电枢电感，即的平波电抗应有的电感值。对于三相桥式整流电路，L=0．693U2/Idmin Idmin一般为电动额定电流的5%到10% (此公式出自《电力拖动自动控制系统》)经计算可的平波电抗器的电感值为5e-3(5×0.001)

⒊直流电动机

在电动运行时，转速稍低，Ea﹤U,电流方向由电网顺电压U方向流向电机。

⑴．他励直流电动机的等效电路图

⑵．额定励磁下直流电动机动态结构图

在零初始条件下，去等式两侧的拉氏变换，得电压与电流间的传递函数，电流与电动势的传递函数

⑶．整个电动机的动态结构图