双闭环直流调速系统(课程设计)

满足课题所给要求。

4.仿真实验：

为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，如图2所示。

图2 转速、电流双闭环直流调速系统结构

图2中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE 。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统

综上所述，采用转速，电流双闭环直流调速系统能更好的完成本题的设计要求，现采用转速，电流双闭环直流调速系统进行设计，如图3所示：

图3 双闭环直流调速系统的动态结构

U *n

α

U c

-I dL

n

U d0 U n

+

- -

β

+

- U i

W ASR (s

W ACR (s)

K s

T s s +1 1/R T l s+1

R T m s

U

*

i

I d

1/C e +

E

用MATLAB 的SUMLINK 模块做的双闭环调速系统仿真模型图如 图4所示：

0.050.005s+1Transfer Fcn7

10.18s+1Transfer Fcn6

10.005s+1

Transfer Fcn5

10.03s+1Transfer Fcn3

10.005s+1Transfer Fcn2

350.0017s+1

Transfer Fcn1

0.0070.005s+1Transfer Fcn

Step

Scope2

Scope1

Saturation2Saturation1

Saturation

Ramp

1s

Integrator1

1s

Integrator

-K-Gain4

-K-

Gain3-K-Gain2

-K-

Gain1-K-Gain

图4 双闭环调速系统仿真模型图

双闭环系统仿真波形及分析： ASR 输出限幅值

* 1.5*3*1.2 5.4im dl U I V

λβ=== （4-1）

ACR 输出限幅值0.113*1600 1.2*9.5

6.4130e d c s C n I R U V K ++=

== （4-2）

调节限度器1将ASR 输出限幅值的Upper Limit 和Lower Limit 进行适当的调节。可得到上升时间最大的波形（r t =7.7s 限幅值=±3.8V ）和上升时间最小（r t =0.7s 限幅值=±14V ）的波形。上升时间最大波形如图5所示：

图5双闭环调速系统上升时间最大波形图

上升时间最小波形如图6所示：

图6 双闭环调速系统上升时间最小波形图

经过双闭环调速系统上升时间最大波形与双闭环调速系统上升时间最小波形对比可知：限幅值越大上升时间r t越小，限幅值越小上升时间r t越大；同时r t值越大，超调越小；r t值越小，超调越大。

在符合设计要求的情况下，经过多次的参数调整，得到一组较好的调节参数，如表

图7 双闭环调速系统波形图

由此可得：双闭环调速系统采用PI调节规律，它不同于P调节器的输出量总是正比与其输入量，PI调节器它的输出量在动态过程中决定于输入量的积分，到达稳态时，输入为零，输出的稳态值与输入无关，是由它后面的环节的需要来决定的。

5.仿真波形分析

从波形中，我们分析可知其起动过程可分三个阶段来分析：

第Ⅰ阶段：电流上升阶段。

突加给定电压Un*后，通过两个调节器的控制，使Ua，Ud，Ud0都上升。由于机电惯性的作用，转速的增长不会很快。在这一阶段中,ASR由不饱和很快达到饱和,而ACR不饱和,确保电流环的调节作用.

第Ⅱ阶段：是恒流升速阶段。

从电流升到最大值开始，到转速升到给定值 n*为止，这是起动过程中的重要阶段。在这个阶段，ASR一直是饱和的，转速环相当于开环状态，系统表现为在恒值电流给定Uim*作用下的电流调节系统，基本上保持恒定。因而拖动系统的加速度恒定，转速呈线