实验二 单闭环不可逆直流调速系统实验

单闭环不可逆直流调速系统实验一、实验目的（1）了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。（2）掌握晶甲管直流调速系统的一般调试过程。（3）认识闭环反馈控制系统的基本特性。二、实验原理为了提高直流调速系统的动、静态性能指标，通常采用闭环控制系统（包挂单闭环系统和多闭环系统）。对调速指标要求不高的场合，采用直流调速系统，而对调速指标要求较高的则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速负反馈、电流反馈、电压反馈等。在单闭环系统中，转速负反馈单闭环使用较多。转速负反馈单闭环系统原理如图5.11所示。图中将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“速度反馈”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Ua，用作控制整流桥的“触发电路”。触发脉冲经功放后加到晶甲管的门极的阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。电动机的转速随给定电压的变化，电动机最高转速由电流调节器的输出限幅所决定。若电流调节器采用比列（p）调节，对阶跃输入由稳态误差，则需将调解器换成比列积分（pi）调节。这时若“给定”电压恒定，闭环系统对速度变化起到了让制作用，当电动机负责或电源电压波动时，电动机的转速能稳定在一定的范围内变化。电流反馈单闭环系统原理图如图5.12所示，图中反映电流变化的电流互感器输出电压信号作为反馈信号加到“电流调节器”的输入端，与“给定”电压比较，经放大后，得到移相控制电压Uct，控制整流电桥的“触发电路”，关改变“三相全控整流”的电压输出，从各构成了电压反馈闭环系统。电动机的最高转速也有电流调节器的输出限幅所决定。同样，若电流调节器采用比例（P）调节，则对阶跃输入由稳态误差，要消除该误差可将调节器换成比例积分(PI)调节。当”给定”电压恒定时，闭环系统对电枢电压电流变化起到了抑制作用，当电动机负载或电源电压波动时，电动机的电枢电流能稳定在一定的范围内变化。三、实验内容（1）学习“电源控制屏”的使用方法。（2）基本单元电路的调试。（3）Uct不变时直流电动机开环机械特性的测定。（4）Ud不变时直流电动机开环机械特性的测定。（5）转速负反馈单闭环只留调速系统。（6）电流反馈单闭环只留调速系统四、实验仿真转速负反馈单闭环系统的原理如图5.11所示。该系统由给定信号、调速调节器、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。图5.13所示是采用单向电器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。图5.13转速负反馈点闭环直流调速系统的仿真模型与图5.2所示的开环直流调速系统相比较，两者的主电路是基本相同的，系统的差别主要在控制电路上。为此，在后面介绍电路的建模与参数设置时，主要介绍其不同之处。1.系统的建模和建模参数设置1）主电路的建模和参数设置由图5.13所示的仿真模型可知，主电路大部分与开环调速系统相同（见图5.2），为了避免重复，此处介绍不同部分的建模与参数设置。注意在图5.13所示仿真模型的整流桥后面并联了一个二极管桥，它的作用是加快电动机的减速工程，同事避免在整流桥输出端出现负电压使波形畸变。后面其他的单环系统也使用了这样的二极管，作用也是一样的，以后就不在赘述。（1）二极管桥模块与晶闸管整流桥模块的参数设置方法、参数设置原则都是一致的，只要将图5.14所示对话框中的“Numberofbridgearms”设为“1”，将“PowerElectricdevice”设置为“Diodes”即可，其他参数的设置如图5.14所示。（2）平波电抗器的电感值设为5(5×)H。2）控制电路的建模和参数设置转速负反馈单闭环直流调速系统的控制电路由给定信号、速度调节器、速度反馈等组成。仿真模型中根据需要，可另设限幅器、偏置、反相器等模块。（1）“给定信号“模块的建模和参数设置方法与开环调速系统相同，此处参数设置为100rad/s.有静差调速系统的速度调节器采用比例调节器，系数选择为10，它通过仿真优化得到的。（2）通过Uct参数变化范围住址试验的探索可知，当在Uct在50°~180°范围内变化时，同步脉冲触发器能够正常工作；当Uct为50°时，对应的整流桥输出电压最大，而180°对应的输出电压反而最小。他们是单调下降的函数关系。因此将限幅器的上、下幅值设置为[130,0],用加法器加上偏置“-180”后调整[-50，-180]，再经过反相器[50,180]。这样，在单闭环有静模块的应用，就可将速度调节器的输出限制在使同步脉冲触发器能够正常的工作范围内了。（3）速度调节器、限幅器、偏置、反相器等模块的建模和参数设置比较简单，只要分别在SIMULIMK的“Math”、“Nonlinear”、Sources,模块库中找到相应的模块，并按要求设置好参数即可。限幅器的参数设置见图5.15所示。将主电路和控制电路的仿真模型按照转述负反馈单闭环调速系统电气原理图的连接关系进行模型连接，即可得到图5.16所示的系统仿真图。图5.15限幅器参数设置2、系统参数设置系统仿真参数设置方法与开环系统相同。仿真中所选择的算法为odc23s，仿真“Starttime”设为0；“Stoptime”设为2，其他与开环系统相同。3、