轉速電流雙閉環(huán)控制的直流調速系統(tǒng)仿真

1、轉速電流雙閉環(huán)控制的直流調速系統(tǒng)仿真轉速電流雙琦環(huán)桂制的AMlM速系驍是戢典蠱的玄ift詢遽系址-梵原理結構如圖6-11所不G職朗環(huán)膠制立挑R最堇杲st的特點狂.電動機的轉速和電流分別由傅個獨上的調節(jié)瓣分別禪制.倫轉建調肯器的篩出就墾電流嬲節(jié)器的綣宦岡此申.流環(huán)雕夠隨轉速的倔蕪涸節(jié)堪動機電楸的吐流.當轉速低于始宦轉逮時.轉速洲節(jié)器的積分柞用便輸出增加，即電晚給定匕升，并通過電流環(huán)測節(jié)便電動機屯流席加.從而使電能機快得肺速轉矩，電動機轉遽上升七當實際轉速高于給定轉理時、轉逢的輸出X小，即電流給定讀小，并通過電流殲洌節(jié)梗電動機電謊F降.電功機將因為電離隹轉矩減小血減速二在當轉速謂竹賽飽和能出達到限

2、IS值時，電說環(huán)即以繪大電汛醍制打r實現(xiàn)電劫機朗加速使電動機的晶劭時間最如，在可世弼速系境中實現(xiàn)電動機的快謹制動柱如圖b11所示的不可逆瀾遽系韁中，由于晶閘E6-1J轉速電瞬恥用壞掙制盒淹灣速麻址珅陽管整流器不能通過反向電謊，因此不能產生反向制動轉矩而便電動機快速制動。亙ift取閉環(huán)系班購仿M町以依ft（系統(tǒng)的動態(tài)結構圖進行*也町以用pcwersystem的除塊來秋律陶種仿莊不同在尸主電路.瞄者品阿許和電動機用倍詡甫數(shù)來衷示.切并晶唱件和牛氐砂機便HpoweriYtrni的模塊丫而控制部井是相冏的二下曲劉兩種方法分別介紹。&3*1疙克垃及閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)站腳圖的仿兵依據(jù)乘境的動態(tài)魚占構圖的

3、仿盤模理如圖】2所用，仿真模型勺系址動態(tài)結構圖的各個壞廿堆本上是對用的，需卷播出的繪.般閉環(huán)系統(tǒng)的轉速和電流兩牛凋節(jié)器祁是有槍應特性和帶榆出限幅的PI調節(jié)器，為了充分反映樣愜和和限幡非皴性夠羽下調速系統(tǒng)的工柞情況.需鑒構睦考忠飽和和輸出限幅的P1調節(jié)爵,過程如下：圖412也握趙廚壞測遵殿城動急黠構圖和仿貞瞬堂線性pi調節(jié)器的傳遞數(shù)為Wpi(S)=Kp吉二成中，心為比例系數(shù)；為稅分系數(shù)；r=KpKle卜述PI調節(jié)器的傳遞數(shù)可以宜接調用SIMULINK中的傳遞除斂成零極點模塊。而考慮飽和和輸出限幅的PI洲節(jié)-搟模型如圖613a所示。摸型中比例和積分調節(jié)分為兩個通道，苴中積分調節(jié)器integrate

4、的限幅表示調節(jié)器的飽和限福值，而調節(jié)器的輸出限幅值由飽和棋塊Saturation設定。當該冏節(jié)湍用作轉速調節(jié)ASK時.在起動中由于開始轉速偏差大，調節(jié)掘輸出很快達到輸出限幅值，在轉速超瀏后罰先積分襦退飽和，然1直轉速調肖裾輸出才從限整值開始F降。為了使系統(tǒng)棋型更簡潔，利用<SIMUUNK的打包功能(Greatsubsystem)將調節(jié)器模型蜿小為一個分支模塊，如圖613b所示。【例63】以例61的晶閘件-直流電動機系統(tǒng)為基礎設計一個轉速電流雙閉環(huán)控制的調速系統(tǒng)，設計指標為電流超調空戟起動到額定轉速時的轉速超調a)b)圖613帶飽和和輸出限幅的P1調節(jié)群及分支模塊10%o在載倍數(shù)人二15取

5、電流反饋濾波時間常%=0.002s.轉速反饋謔波時間常數(shù)：=0.01s。取轉速調節(jié)器和電流調節(jié)器的飽和值為】2V,輸出限幅值J10V,額定轉速時轉速給定匕二10V。仿K觀察系統(tǒng)的轉速.電流響應和設定參數(shù)變化對系統(tǒng)響應的夠響。仿真步驟：1)構建仿真模型：根據(jù)轉速電流雙閉環(huán)控制的速系統(tǒng)動態(tài)結構圖.援取乞元器件的仿真模塊.連接模 塊-得到按傳遞雨數(shù)仿具的雙閉環(huán)控制直流調速系統(tǒng)仿氏模熨(見CO- IDIb)S614仿真模型和參數(shù)a)轉漳電流閉環(huán)捉梢崇91仍真渙屬b)«a«n»PI-ASR>ftC)電莊M廿KPIACRS2)凋節(jié)器參數(shù)計算和設定：按工程設計方法設計和選

6、擇轉速和電流調H器參數(shù)-ASR和ACR都采用P1調節(jié)器。電流耘I節(jié)器參數(shù)計算電流反饋系數(shù)：U*ioAA/l=1.5xl36=005電機轉矩口寸間常數(shù)：GDRr 幾=375CeC,也竺”0.16U375x9.55x0.1322電機電磁時間常數(shù):7盞4°。4計二“076.三相晶閘管林流電路半均失控時間：T.-0.0017*電流環(huán)的小時間席數(shù)為：=7*+7*0*=(0-0017+0.002),0.0037s根據(jù)電流超調Hs%W5%的耍求，電流環(huán)按典朋I用系統(tǒng)設計，電流調廿器選用PI調節(jié)器.其傳遞函數(shù)為WACR(S)=KVi+點多仁4攙札K 丫、R 5y 2 w：=2x0. 0037 xO.

7、 272 x37： 84轉速調芳器參數(shù)計算rt = 7) =0. 07630.076 x2. 857R4iT.0.076a3py-|4-c00268轉速反饋系數(shù)：U10(i=-A=7A=0.00667Vmia/rJn1500為加快轉速的調節(jié)速度，轉速環(huán)按典型II系統(tǒng)設計，井選中頻段寬度A=5,轉速調節(jié)器的傳遞函數(shù)為其中:Was«(S)=小無1=治"7丁Tn=ATzn=A(2T£i*T0J=5X(2xO.0037+0.01)8=0.087$(h“)OC.T_6x()-272x0】32x0-1611二一=1V>492haRTin=2x5xO.00667x2.85

8、xO.0174A_g=9Aj_00083模型各環(huán)節(jié)參數(shù)如圖614所示.其中調節(jié)器的參數(shù)見衣63,調節(jié)器的積分環(huán)節(jié)的限嚼值為±12.調節(jié)器輸出限福值為±10。衰百翳速閉旺馨IM抵址中主罷參滋U160YKA)50httttAD.2inL.>0.00021ht/r120V(/(-220V±0=0.84HJ=0STkij*-146.70LAv*D轉定憐MIPIM日Kain4*9工】/D0M3-120.5ifeMWffPPt.ACR=Z.«X(=1/0.02e>H=37,3包蔚VIL-AOO2I1S0.015h3）沒怎棋型仿真希效:仿點算迭伺M3,仿慮

9、時IML兒ftU.Ks時宴加1/2額世負戟4）必動仍蟲儀結果：從的比結果（見圈®L）町哥到.電動機的越動經歷了電洗上升“恒洗升速刪轉迷起調拆的調節(jié)匚牛階段n與謹電動機詢開環(huán)系統(tǒng)相比（見圈,4）.電功機起動電握大幗度下障,電流壞發(fā)揮了闔節(jié)作用，使，帚大電詵限制桃設定的熬也以內。必時黃加1/2敏泄負戴伯電動機電流匕升轉謎卜禪.經過。卷左右時伺的1WW,轉速幔埴列綸足百山脩兇沁節(jié)群摩數(shù)，對凱觀察在不同-軟倭件下雙閉環(huán)襪統(tǒng)歸濤和轉速的響應，修改轉速給定.也町以燒攥電動機孑務不同神速時的Tfr情促(a)(b)圖615按動態(tài)結構圖仿真的電流和轉速響應曲線(a)電流響應(b)轉速響應6.3.2使用

10、powersystem模塊的直諫叔閉壞"統(tǒng)苗真采用phwrrsy八rm蟆塊組戰(zhàn)的轉速電流圮閉環(huán)拎制ft流調速系統(tǒng)仿直模型如圖6"怎所ZT；,棋型由品咽曾”立流電動機蛆成的主電路和轉謹電流調V器粗成的控制電路兩部分組成,比中的主電路靜專.交流41源、齡閘低酹流赭、飆發(fā)襦.移帕控制環(huán)節(jié)和電動機等環(huán)節(jié)使用powernyiiem模壁庫的模塊，備見本審氐1節(jié)?？谾回路的主體足轉謹和電施兩F調節(jié)黯，以段反瑞穗波蚌節(jié)，這部分與前述法戈怎結構圉的XZ閉環(huán)累統(tǒng)ftK+llhL將這兩部分拼接起來即機成吊TF電動機轉速電流取團環(huán)控制克流調速系統(tǒng)的的直蟆明L模型中轉越反饋和電旅反翦約取口電機測秋單

11、元的轉速利電流輸出端娥少了測遽和電洗檢測環(huán)這不會矗響仿真的真實性電澆調步器ACR的輸曲Si接尊桁特性槐塊(血卜rr)的輸人竭”而電流調節(jié)就ACR的輸出昵幅就決定了檜制日勺的油和限制。mseOL圖6-16轉速電流雙閉環(huán)控制直流調速系統(tǒng)仿真模型圖6-】6與圖14廿仿賓模里的不問在于以品閘管整ift2s和卜乜4卜卜渤取代動態(tài)結陶圖中的晶閘骨帚菰器和電動機傳遞函數(shù),由于動態(tài)結構圖中的肘閘Tl忱器利電動機傳遞南數(shù)是址性的，加電流町以反向（見IB介巧町,因此轉速調節(jié)過程?？煨?，而實際的晶閘省并悟流器不能通過反向電）京丙此仿段的結果略有不伺，采用骷伸1管整流器利屯動機模型的仿瓦可以史好地反映系統(tǒng)的工作悄況。

12、模墮采用與圖-14系統(tǒng)相同的參數(shù)（見*6-3）.模咽的仿其黏果如圖&門所示和其中HE16-17afy電動機電樞卿蹬電壓.圖Z】7b為電功機轉速變化曲線，ft|6U7為電流響應曲線。從轉速和電流波形町以養(yǎng)列”在起動階段，電動機以恒線流起動，在。臟、時赴動過程結牛氐電樞電流下降和零，轉速上升到£1福理AT1450/mnA,盡管轉速已經超調,電流給定變但是本系統(tǒng)為不可逆調速系統(tǒng).晶閘骨整詵裝置不能產空反向電tfi,這時電樞電流為零、屯動機的電磁轉矩也為零,沒有反向制動轉矩乂因為是柞理患空載將爻動狀態(tài)再所U又電動機保持注最直轉速狀態(tài)=0%后加1：彳反戟，電動機轎速下降.ASR開始退姻和電流環(huán)發(fā)揮瀾節(jié)作用.使電動機穩(wěn)定在給定轉速上這結果與按雙閉環(huán)凋速