运动控制系统双闭环直流调速系统仿真

本科生课程论文课程名称运动控制系统学院机自学院专业电气工程及其自动化学号1212XXXX学生姓名翟自协指导教师杨影分数题目：双闭环直流调速系统仿真对例题3.8设计的双闭环系统进行设计和仿真分析，仿真时间10s。详细要求以下：在一个由三相零式晶闸管供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机的额定数据为：=60kW，=220V，=308A，=1000r/min，电动势系数=0.196V·min/r，主回路总电阻=0.18Ω，变换器的放大倍数=35。电磁时间常数=0.012s，机电时间常数=0.12s，电流反应滤波时间常数=0.0025s，转速反馈滤波时间常数=0.015s。额定转速时的给定电压=10V，调理器ASR，ACR饱和输出电压=8V，=7.98V。系统的静、动向指标为：稳态无静差，调速范围D=10，电流超调量≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量≤10%。试求：1）确立电流反应系数β(假定起动电流限制在之内)和转速反应系数α。2）试设计电流调理器ACR.和转速调理器ASR。3）在matlab/simulink仿真平台下搭建系统仿真模型。给出空载起动到额定转速过程中转速调理器积分部分不限幅与限幅时的仿真波形（包含转速、电流、转速调理器输出、转速调理器积分部分输出），指出空载起动时转速波形的差别，并分析原由。4）计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量σn。编写版word并与仿真结果进行比较分析。5）预计空载起动到额定转速的时间，并与仿真结果进行比较分析。6）在5s突加40%额定负载，给出转速调理器限幅后的仿真波形（包含转速、电流、转速调理器输出、转速调理器积分部分输出），并对波形变化加以分析。解：1）2）①电流调理器设计确准时间常数：电流调理器构造确立：因为，可按典型I型系统设计，采用PI调理器，电流调理器参数确立：，编写版word选，，校验等效条件：电力电子装置传达函数的近似条件：忽视反电势的影响的近似条件：电流环小时间常数的近似条件：可见知足近似等效条件。②速度调理器设计确准时间常数：a）电流环等效时间常数因为则b）c）速度调理器构造确立：依据无静差的要求，应采用PI调理器，编写版word速度调理器参数确立：，取h=5，校验等效条件：a）电流环近似条件：b）转速环小时间常数近似：可见知足近似等效条件。转速超调量的校验（空载Z=0）编写版word转速超调量的校验结果表示，上述设计不符合要求。所以需要从头设计。查表，应取小一些的h，选h=3进行设计。按h=3，速度调理器参数确立以下：校验等效条件：a）电流环近似条件：b）转速环小时间常数近似：可见知足近似等效条件。转速超调量的校验：编写版word转速超调量的校验结果表明，上述设计符合要求。（3）在matlab仿真平台下搭建系统仿真模型：编写版word①限幅时的仿真波形：a)转速：编写版wordb)电流：c)转速调理器输出：编写版wordd)转速调理器积分部分输出：②不限幅时的仿真波形：编写版worda)转速：b)电流：c)转速调理器输出：编写版wordd)转速调理器积分部分输出：由上图可知，空载启动时转速的波形在限幅和不限幅上的差别还编写版word是很大的。空载起动时转速波形的差别：①当转速调理器的积分部分不限幅时：振荡次数较于限幅时更多，超调比较大，起动时间更长，调理时间更为长。②当转速调理器的积分部分限幅时：振荡次数少于不限幅时，超调较小，起动时间较短，调理时间较短。惹起区其他原由：当ASR转速调理器积分部分不限幅时，速度调理器达到限幅值时，转速还未达到额定转速，偏差均大于零，积分部分的输出向来在增大，这就以致使积分部分输出的值变得很大。当转速达到额定转速时，积分调理器的输出不可以立刻变小，而是需要经过一段时间使积分调理器的输出恢复到开始限幅瞬时的数值。在这段时间内调理器临时失掉调理功能，以致ASR在很长时间内都是限幅输出，电机转速向来在增添，所以ASR积分部分不限幅时，转速超调较大，起动时间较长，调理时间较长。4）40%额定负载起动到最低转速时：因为由题目要求带40%额定负载，所以仿真结果：编写版word与预计结果周边。5）编写版word依据电机运动方程：所以，6）在5s突加40%额定负载，转速仿真波形：电流仿真波形：编写版word转速调理器输出仿真波形：转速调理器积分部分输出仿真波形：编写版word分析：突加给定电压后，转速调理器很快进入饱和状态，输出恒定的限幅电压，使电机在恒流条件下启动，启动电流，而转速则按线性规律增添。转速调理器一旦饱和，只有当转速上涨到给定电压所对应的给定值时，反应电压才与给定电压均衡，今后转速偏差电压变成负值，使ASR退饱和。ASR开始退饱和时，由于电动机电流仍大于负载电流，电动机仍旧加快，直到时，转速才降低下来，所以启动过程中转速必定超调。在5s时突加40%额定负载扰动，即，则转速受扰动，会有所降落，使电动机电流高升。直到时电机转速才上涨，同时电机电流降落，最后坚固在123.2A。编写版word心得意会：因为以前课程对matlab的熟习使得此次仿真项目在matlab使用部分顺利好多。要点也是难点的是对双闭环直流调速系统的理解，充分理解转速环和直流环，还要学会各样参数的比较和计算，怎样改正参数以达到题目的要求。仿真部分也有碰到难题，比方因为参数设置问题以致波形与猜想的见效相差甚远，而有些