轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)仿真

1、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)仿真轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)如圖6-11所不G職朗環(huán)膠制立挑R最堇杲st的特點(diǎn)狂.電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流分別由傅個(gè)獨(dú)上的調(diào)節(jié)瓣分別禪制.倫轉(zhuǎn)建調(diào)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(zhuǎn)速的倔蕪涸節(jié)堪動(dòng)機(jī)電楸的吐流.當(dāng)轉(zhuǎn)速低于始宦轉(zhuǎn)逮時(shí).轉(zhuǎn)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(cè)節(jié)便電動(dòng)機(jī)屯流席加.從而使電能機(jī)快得肺速轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)遽上升七當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速高于給定轉(zhuǎn)理時(shí)、轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)電謊F降.電功機(jī)將因?yàn)殡婋x隹轉(zhuǎn)矩減小血減速二在當(dāng)轉(zhuǎn)速謂竹賽飽和能出達(dá)到限

2、IS值時(shí)，電說環(huán)即以繪大電汛醍制打r實(shí)現(xiàn)電劫機(jī)朗加速使電動(dòng)機(jī)的晶劭時(shí)間最如，在可世弼速系境中實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的快謹(jǐn)制動(dòng)柱如圖b11所示的不可逆瀾遽系韁中，由于晶閘E6-1J轉(zhuǎn)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(chǎn)生反向制動(dòng)轉(zhuǎn)矩而便電動(dòng)機(jī)快速制動(dòng)。亙ift取閉環(huán)系班購(gòu)仿M町以依ft（系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)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(dòng)機(jī)用倍詡甫數(shù)來衷示.切并晶唱件和牛氐砂機(jī)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(dòng)態(tài)站腳圖的仿兵依據(jù)乘境的動(dòng)態(tài)魚占構(gòu)圖的

3、仿盤模理如圖】2所用，仿真模型勺系址動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的各個(gè)壞廿堆本上是對(duì)用的，需卷播出的繪.般閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速和電流兩牛凋節(jié)器祁是有槍應(yīng)特性和帶榆出限幅的PI調(diào)節(jié)器，為了充分反映樣愜和和限幡非皴性夠羽下調(diào)速系統(tǒng)的工柞情況.需鑒構(gòu)睦考忠飽和和輸出限幅的P1調(diào)節(jié)爵,過程如下：圖412也握趙廚壞測(cè)遵殿城動(dòng)急黠構(gòu)圖和仿貞瞬堂線性pi調(diào)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(diào)節(jié)器的傳遞數(shù)可以宜接調(diào)用SIMULINK中的傳遞除斂成零極點(diǎn)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(diào)節(jié)分為兩個(gè)通道，苴中積分調(diào)節(jié)器integrate

4、的限幅表示調(diào)節(jié)器的飽和限福值，而調(diào)節(jié)器的輸出限幅值由飽和棋塊Saturation設(shè)定。當(dāng)該冏節(jié)湍用作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)ASK時(shí).在起動(dòng)中由于開始轉(zhuǎn)速偏差大，調(diào)節(jié)掘輸出很快達(dá)到輸出限幅值，在轉(zhuǎn)速超瀏后罰先積分襦退飽和，然1直轉(zhuǎn)速調(diào)肖裾輸出才從限整值開始F降。為了使系統(tǒng)棋型更簡(jiǎn)潔，利用<SIMUUNK的打包功能(Greatsubsystem)將調(diào)節(jié)器模型蜿小為一個(gè)分支模塊，如圖613b所示?！纠?3】以例61的晶閘件-直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)計(jì)指標(biāo)為電流超調(diào)空戟起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)a)b)圖613帶飽和和輸出限幅的P1調(diào)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(shí)間常%=0.002s.轉(zhuǎn)速反饋謔波時(shí)間常數(shù)：=0.01s。取轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的飽和值為】2V,輸出限幅值J10V,額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)速給定匕二10V。仿K觀察系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速.電流響應(yīng)和設(shè)定參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的夠響。仿真步驟：1)構(gòu)建仿真模型：根據(jù)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制的速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)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(diào)速系統(tǒng)仿氏模熨(見CO- IDIb)S614仿真模型和參數(shù)a)轉(zhuǎn)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(jì)算和設(shè)定：按工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)和選

6、擇轉(zhuǎn)速和電流調(diào)H器參數(shù)-ASR和ACR都采用P1調(diào)節(jié)器。電流耘I節(jié)器參數(shù)計(jì)算電流反饋系數(shù)：U*ioAA/l=1.5xl36=005電機(jī)轉(zhuǎn)矩口寸間常數(shù)：GDRr 幾=375CeC,也竺”0.16U375x9.55x0.1322電機(jī)電磁時(shí)間常數(shù):7盞4°。4計(jì)二“076.三相晶閘管林流電路半均失控時(shí)間：T.-0.0017*電流環(huán)的小時(shí)間席數(shù)為：=7*+7*0*=(0-0017+0.002),0.0037s根據(jù)電流超調(diào)Hs%W5%的耍求，電流環(huán)按典朋I用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電流調(diào)廿器選用PI調(diào)節(jié)器.其傳遞函數(shù)為WACR(S)=KVi+點(diǎn)多仁4攙札K 丫、R 5y 2 w：=2x0. 0037 xO.

7、 272 x37： 84轉(zhuǎn)速調(diào)芳器參數(shù)計(jì)算rt = 7) =0. 07630.076 x2. 857R4iT.0.076a3py-|4-c00268轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：U10(i=-A=7A=0.00667Vmia/rJn1500為加快轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)速度，轉(zhuǎn)速環(huán)按典型II系統(tǒng)設(shè)計(jì)，井選中頻段寬度A=5,轉(zhuǎn)速調(diào)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(diào)節(jié)器的參數(shù)見衣63,調(diào)節(jié)器的積分環(huán)節(jié)的限嚼值為±12.調(diào)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(zhuǎn)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(diǎn)算迭伺M3,仿慮

9、時(shí)IML兒ftU.Ks時(shí)宴加1/2額世負(fù)戟4）必動(dòng)仍蟲儀結(jié)果：從的比結(jié)果（見圈®L）町哥到.電動(dòng)機(jī)的越動(dòng)經(jīng)歷了電洗上升“恒洗升速刪轉(zhuǎn)迷起調(diào)拆的調(diào)節(jié)匚牛階段n與謹(jǐn)電動(dòng)機(jī)詢開環(huán)系統(tǒng)相比（見圈,4）.電功機(jī)起動(dòng)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(shè)定的熬也以內(nèi)。必時(shí)黃加1/2敏泄負(fù)戴伯電動(dòng)機(jī)電流匕升轉(zhuǎn)謎卜禪.經(jīng)過。卷左右時(shí)伺的1WW,轉(zhuǎn)速幔埴列綸足百山脩兇沁節(jié)群摩數(shù)，對(duì)凱觀察在不同-軟倭件下雙閉環(huán)襪統(tǒng)歸濤和轉(zhuǎn)速的響應(yīng)，修改轉(zhuǎn)速給定.也町以燒攥電動(dòng)機(jī)孑務(wù)不同神速時(shí)的Tfr情促(a)(b)圖615按動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖仿真的電流和轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線(a)電流響應(yīng)(b)轉(zhuǎn)速響應(yīng)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(zhuǎn)速電流圮閉環(huán)拎制ft流調(diào)速系統(tǒng)仿直模型如圖6"怎所ZT；,棋型由品咽曾”立流電動(dòng)機(jī)蛆成的主電路和轉(zhuǎn)謹(jǐn)電流調(diào)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(dòng)機(jī)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(zhuǎn)謹(jǐn)和電施兩F調(diào)節(jié)黯，以段反瑞穗波蚌節(jié)，這部分與前述法戈怎結(jié)構(gòu)圉的XZ閉環(huán)累統(tǒng)ftK+llhL將這兩部分拼接起來即機(jī)成吊TF電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電流取團(tuán)環(huán)控制克流調(diào)速系統(tǒng)的的直蟆明L模型中轉(zhuǎn)越反饋和電旅反翦約取口電機(jī)測(cè)秋單

11、元的轉(zhuǎn)速利電流輸出端娥少了測(cè)遽和電洗檢測(cè)環(huán)這不會(huì)矗響仿真的真實(shí)性電澆調(diào)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(diào)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(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制直流調(diào)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(dòng)態(tài)結(jié)陶?qǐng)D中的晶閘骨帚菰器和電動(dòng)機(jī)傳遞函數(shù),由于動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖中的肘閘Tl忱器利電動(dòng)機(jī)傳遞南數(shù)是址性的，加電流町以反向（見IB介巧町,因此轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程耍快些，而實(shí)際的晶閘省并悟流器不能通過反向電）京丙此仿段的結(jié)果略有不伺，采用骷伸1管整流器利屯動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)電樞卿蹬電壓.圖Z】7b為電功機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線，ft|6U7為電流響應(yīng)曲線。從轉(zhuǎn)速和電流波形町以養(yǎng)列”在起動(dòng)階段，電動(dòng)機(jī)以恒線流起動(dòng)，在。臟、時(shí)赴動(dòng)過程結(jié)牛氐電樞電流下降和零，轉(zhuǎn)速上升到£1福理AT1450/mnA,盡管轉(zhuǎn)速已經(jīng)超調(diào),電流給定變但是本系統(tǒng)為不可逆調(diào)速系統(tǒng).晶閘骨整詵裝置不能產(chǎn)空反向電tfi,這時(shí)電樞電流為零、屯動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也為零,沒有反向制動(dòng)轉(zhuǎn)矩乂因?yàn)槭亲趵砘伎蛰d將爻動(dòng)狀態(tài)再所U又電動(dòng)機(jī)保持注最直轉(zhuǎn)速狀態(tài)=0%后加1：彳反戟，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)穩(wěn)定在給定轉(zhuǎn)速上這結(jié)果與按雙閉環(huán)凋速