轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的直流電動(dòng)機(jī)有靜差調(diào)速系統(tǒng)仿真(共6頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄2.2 系統(tǒng)靜特性2三 電流截至負(fù)反饋環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)23.1 電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2一 緒論 對(duì)于單閉環(huán)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言存在以下問(wèn)題：1. 起動(dòng)的沖擊電流直流電動(dòng)機(jī)全電壓起動(dòng)時(shí)，如果沒(méi)有限流措施，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，這不僅對(duì)電機(jī)換向不利，對(duì)過(guò)載能力低的電力電子器件來(lái)說(shuō)，更是不能允許的。2. 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突加給定起動(dòng)的沖擊電流采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突然加上給定電壓時(shí)，由于慣性，轉(zhuǎn)速不可能立即建立起來(lái)，反饋電壓仍為零，相當(dāng)于偏差電壓，差不多是其穩(wěn)態(tài)工作值的 1+K 倍。這時(shí)，由于放大器和變換器的慣性都很小，電樞電壓一下子就達(dá)到它的最高值，對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于

2、全壓起動(dòng)，當(dāng)然是不允許的。3. 堵轉(zhuǎn)電流有些生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)可能會(huì)遇到堵轉(zhuǎn)的情況。例如，由于故障，機(jī)械軸被卡住，或挖土機(jī)運(yùn)行時(shí)碰到堅(jiān)硬的石塊等等。由于閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性很硬，若無(wú)限流環(huán)節(jié)，硬干下去，電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)允許值。如果只依靠過(guò)流繼電器或熔斷器保護(hù)，一過(guò)載就跳閘，也會(huì)給正常工作帶來(lái)不便。為解決問(wèn)題可以電樞串電阻起動(dòng)；引入電流截止負(fù)反饋；加積分給定環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)主要討論如何采用電流截止負(fù)反饋來(lái)限制起動(dòng)電流。二 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及電流 考慮到，限流作用只需在起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)起作用，正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)讓電流自由地隨著負(fù)載增減。如果采用某種方法，當(dāng)電流大到一定程度時(shí)才接入電流負(fù)反饋以限制電流，而

3、電流正常時(shí)僅有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起作用控制轉(zhuǎn)速。這種方法叫做電流截止負(fù)反饋，簡(jiǎn)稱(chēng)截流反饋。 電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的I/O特性如圖1-2所示。它表明當(dāng)輸入信號(hào)俄日正值時(shí)，輸出輸入相等；當(dāng)為負(fù)值時(shí)，輸出為零。這是一個(gè)兩段線(xiàn)性環(huán)節(jié)。圖1-1電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的I/O特性帶電流截止負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖1-3。 圖1-2 帶電流截止負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖由圖1-3可寫(xiě)出該系統(tǒng)兩段靜特性的方程式。 當(dāng) Id Idcr 時(shí)，電流負(fù)反饋被截止，靜特性和只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜特性式相同，。當(dāng) Id Idcr時(shí)，引入了電流負(fù)反饋，靜特性變成 2.2 系統(tǒng)靜特性帶電流截止負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性如

4、圖1-4。 圖1-3 帶電流截止負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性 靜特性的兩個(gè)特點(diǎn)：（1）電流負(fù)反饋的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)大電阻 Kp Ks Rs ，因而穩(wěn)態(tài)速降極大，特性急劇下垂。（2）比較電壓與給定電壓的作用一致，好象把理想空載轉(zhuǎn)速提高到 三 電流截至負(fù)反饋環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)3.1 電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直流調(diào)速系統(tǒng)中的電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)如圖2-1，電流反饋信號(hào)取自串入電動(dòng)機(jī)電樞回路中的小阻值電阻Rs,IdRs正比于電流。設(shè)Idcr為臨界的截至電流，當(dāng)電流大于截至電流時(shí)，將電流負(fù)反饋信號(hào)加到放大器的輸入端；當(dāng)電流小于截至電流時(shí)，將電流反饋切斷。為實(shí)現(xiàn)這一作用，需引入比較電壓Ucom。圖2-1

5、a中用獨(dú)立的直流電壓源作為比較電壓，其大小可用電位器調(diào)節(jié)，相當(dāng)于調(diào)節(jié)截至電流。在IdRs與Ucom之間串聯(lián)一個(gè)二極管VD，當(dāng)IdRsUcom時(shí)，二極管導(dǎo)通，電流負(fù)反饋信號(hào)Ui即可加到放大器上；反之二極管截止，Ui消失。顯然這一線(xiàn)路中，截止電流。 圖2-1b中利用穩(wěn)壓管VS的擊穿電壓Ubr作為比較電壓，線(xiàn)路要簡(jiǎn)單得多，但不能平滑調(diào)節(jié)截止電流值。a） a 利用獨(dú)立直流電源作比較電壓 b 利用穩(wěn)壓管產(chǎn)生比較電壓 圖2-1 電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)3.2 電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)參數(shù)設(shè)計(jì) Idbl應(yīng)小于電機(jī)允許的最大電流，一般取從調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能上看，希望穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍足夠大，截止電流應(yīng)大于電機(jī)的額定電流，一般取

6、 。3.3 反饋系數(shù)的設(shè)計(jì)四 利用matlab/simulink繪制系統(tǒng)的仿真 4.1 仿真原理圖帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型如圖4-1所示。 圖4-1 帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型 設(shè)定仿真時(shí)間1s，在0.5s時(shí)突加負(fù)載，轉(zhuǎn)速、電樞電流和轉(zhuǎn)矩的變化情況如圖4-2，4-3。圖4-2 轉(zhuǎn)速n仿真圖像圖4-3 電樞電流Id.轉(zhuǎn)矩T仿真圖像通過(guò)以上仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，電機(jī)大概在0.3s時(shí)穩(wěn)定，電樞電流為零，此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為其空載轉(zhuǎn)速。0.5s突加負(fù)載后，電樞電流上升，并在0.65s時(shí)穩(wěn)定在固定值，電機(jī)轉(zhuǎn)速隨著突加負(fù)載有下降現(xiàn)象，在0.6s時(shí)達(dá)到穩(wěn)定，穩(wěn)定值在1000n/min左右,但沒(méi)有回升到空載轉(zhuǎn)速，此為靜差轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的特性。五 總結(jié)這次課設(shè)讓我了解并熟悉了MATLAB軟件的仿真使用，對(duì)單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)與帶電流截至負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的區(qū)別有了更深一步的認(rèn)識(shí)。對(duì)電流截至負(fù)反饋的原理結(jié)構(gòu)更加熟悉。通過(guò)仿真形象的將帶電流截至負(fù)反饋的單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)啟動(dòng)，空載，突加負(fù)載，調(diào)速的書(shū)本知識(shí)原理與仿真圖像相結(jié)合。參考文獻(xiàn)1.王兆安，等.電.力電子技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.2.張廣溢，等.電機(jī)學(xué)M。重慶:重慶大學(xué)出版社，2002.3.王軍.自動(dòng)控制原理M。重慶:重慶大學(xué)出版社，2008.4.周淵深.交直流調(diào)速系統(tǒng)與Fla