直流双闭环调速系统设计及仿真.doc

直流双闭环调速系统设计及仿真一、系统采用三相桥式晶闸管整流装置，各环节参数如下： 直流电动机：，允许过载倍数。 晶闸管装置：。 电枢回路总电阻：。 时间常数：，。 反馈系数：，。 反馈滤波时间常数：，。 ASR、ACR均采用PI调节器，电流环按照典型型系统设计，转速环按照典型型系统设计。双闭环直流调速系统动态结构电流调节器的设计1.电流环结构框图2电流调节器结构的选择校正成典型I型系统，采用PI型的电流调节器。其传递函数可以写成 3确定时间常数 整流装置滞后时间常数Ts，三相桥式电路的平均失控时间：Ts=0.00167s0.0017s 电流滤波时间常数： 电流环小时间常数之和,按小时间常数近似处理，取检查对电源电压的抗扰性能4.计算电流调节器参数 电流调节器超前时间常数: 电流环开环增益：要求si 5%，按附表1，应取=0.5，因此于是，ACR的比例系数为 代入数据得到电流调节器的传递函数为5校验近似条件电流环截止频率： 晶闸管整流装置传递函数的近似条件满足近似条件。 忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件满足近似条件。 电流环小时间常数近似处理条件满足近似条件。6计算调节器电阻和电容根据图4-5，取，各电阻和电容值为 ，取， 取，取按照上述参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为，满足设计要求。转速调节器设计1. 确定时间常数 电流环等效时间常数由 知 转速滤波时间常数 转速环小时间常数2转速调节器选择结构按照设计要求，选用PI调节器，生产工艺一般要求转速调节系统稳态时为无静差，动态性能具有良好的抗扰性能。典型型系统能满足这些要求，所以转速环按典型型系统进行设计。其传递函数为式中 转速调节器的比例系数； 转速调节器的超前时间常数。3计算转速调节器参数 按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5，则ASR的超前时间常数为 由式(4-14)可求得转速环开环增益K=于是，由式可得ASR的比例系数为 代入数据得到转速调节器的传递函数为 4检验近似条件转速环截止频率 校验电流环传递函数简化条件是否满足 满足简化条件。 校验转速环小时间常数近似处理条件是否满足 满足近似条件。5计算转速调节器的电路参数含给定滤波和反馈滤波的模拟式PI型转速调节器原理图如图4-8所示。取，各电阻和电容值计算如下，取，取，取仿真系统设计系统结构1.启动性能仿真空载启动ASR转速-电流特性电流特性uct满载启动（负载电流13.6）ASR转速电流特性uct从仿真结果可以看出，启动开始时，由于转速与给定的差值较大大，ASR输出迅速达到最大值，随着转速的不断增加逐渐接近给定，ASR输出逐渐减小趋于零；电机启动时，电流迅速达到最大，并以最大电流启动，电机转速达到给定之后迅速下降，空载时其稳定运行电流接近于零；带负载（满载）启动时，转速上升时间变长，最大电流启动时间变长，稳定后电流约与电机的额定电流想当；对比两次不同负载启动的转速结果可以看出，本系实现静差调速。2.负载扰动性能仿真负载突变，轻载到满载（初始电流5A，1S后变为13.6）电流特性负载突变（初始负载电流5A，一秒后变为1.5倍额定负载）电流特性负载突变（初始5A，1S后2倍额定负载）电流特性从负载扰动特性仿真结果可以看出本系统具有非常优秀的抗负载扰动能力，扰动出现后系统能够快速响应消除扰动，转速很快恢复给定；当负载变为最大允许过载（1.5倍）时系统仍能保持