三相桥式晶闸管整流装置matlab仿真

《计算机仿真技术》课程大作业

自动化112 雷禧生 1102100409

3、假设调速系统中采用三相桥式晶闸管整流装置，直流电动机：220V ，

14A ，1500r/min ，C e =0.12V/（r/min ），允许过载倍数λ=1.5；晶闸管装置：K s =80；电枢回路总电阻：R=6.5Ω；时间常数：T 1=0.02s ，T m =0.25s ，反馈系数：α=0.004V/(r/min)，β=0.4V/A ；反馈滤波时间常数：T oi =0.005s ，T on =0.005s ，对系统进行仿真。

4、要求参照例14.4.1 完成仿真实验，记录仿真结果，并计算转速超调量。

1、基本原理

（1）电动机数学模型

他励直流电动机的回路电压和转矩平衡的微分方程为：

E

dt

dI L RI U d

d d ++=0

dt

dn

GD T T L e ⋅

=-3752

2）晶闸管整流装置的数学模型

晶闸管触发与整流装置可以看成是一个具有纯滞后的放大环节，考虑到失控时间很小，忽略其高次项，则其传递函数可近似成一阶惯性环节。

()()1

0+≈

s T K

s U s U s ct d （3）双闭环调速系统的数学模型

2、控制器设计

双闭环调速系统的电流调节器和转速调节器即ASR 和ACR ，均采用PI 调节器。

其中取1i T τ=，1

,2I s oi i i K T T T T ==+∑

∑

，I i i s K R K K τβ=

电流调节器：

()1

i ACR i

i s W s K s

ττ+=转速调节器：

()1

n ASR n

n s W s K s

ττ+=其中取5n n T τ=⨯∑，2on n i T T T =+∑∑，()12e m n

n

h C T K haRT β+=∑

根据题目的条件再结合试验原理的公式可以算出以下必要的参数值：

0.00173Ts s

=

0.81:

0.04s ASR s

+

0.021:

0.071s ACR s +

以上为重要的而且需要计算的参数值，其他参数值只需要按照课本图14.4.3的结构图代入相应的数值就可以计算出结果。 此系统的动态结构图如下：

设定各step的参数如下：

仿真运行后得到以下的结果：

ASR输出特性

ACR的输出特性

电动机的电流特性

电动机转速

由仿真的结果可以知道：

（1）ASR从启动到稳态运行的过程中，经历了两个状态，即是饱和状态和线性调节状态。

ACR从启动到稳定只经历了一种状态，即是线性状态，电动机的启动特性已经非常接近理想状态，所以系统对于启动来说已经可以达到预期。

（2）对于系统性能指标来说，启动过程的电流超调量和转速超调量这一指标与理论设定尚有一定的差距，尤其是转速的超调量偏高。

算转速超调量：

（1）理论估算当h=5时，

%2.81%m ax

=∆kb

C C ；而14 6.5758.3/min 0.12

N N e I R n r C ⨯∆===，因此，

()max *758.30.0174

%%281.2%2 1.58.27%

15000.25N n n b m C n T Z C n T σλ∑⎛⎫∆∆=⨯-⨯=⨯⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭

（2）根据仿真结果计算：

()()19001700

%100%11.7%()

1700

p y t y y σ-∞-=

=

⨯=∞

仿真结果与理论估计有误差允许内的差距。故结论成立。

心得体会

通过本次课程设计使我更系统的掌握《计算机仿真》与《自动控制》与《电机学》这几门课程所学知识，能够应用控制系统设计原理、电机原理与公式和计算机辅助设计软件进行运动控制系统的结构设计和参数计算。加深了对双闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理的了解。更加熟练地应用计算机仿真软件Matlab 进行仿真设计。而且，通过课程设计，加强动手能力，培养综合专业知识的能力。

在设计的过程中也曾经遇到过许多麻烦和棘手的问题，不过通过查阅资料和同学的帮助下，这些问题都已经迎刃而解。这次课设不仅提高了我对专业知识的了解，更加锻炼了我解决问问题的能力；再和同学的探讨过程中也使我更加认识到团队合作的重要性，这些经历都将成为我今后步入社会的一笔宝贵财富。 由于时间匆忙和自身能力的水平，设计中难免会有纰漏，希望老师能够帮助改正。最后，感谢老师给了我们这样一次锻炼自己的机会，希望以后能有更多这样的机会。