转速、电流反馈控制直流调速系统仿真.docx

武汉理工大学《》课程设计说明书 X X X X 学 院 电 力 拖 动 课 程 设 计 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 题 目: 转速、电流反馈控制直流调速系统仿真 初始条件： 一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速，电流双闭环直流调速系统。基本数据如下：直流电动机参数为：额定功率PN=60kW，额定电压UN=220V,额定电流IN=308A；额定转速nN=1000r/min,电动势系数Ce=0.196V·min/r，允许过载倍数λ=1.1；触发整流环节的放大倍数Ks=35；主回路总电阻R=0.18Ω；电磁时间常数Tl 确定电流反馈系数β（假设起动电流限制在1.1IN以内）和转速反馈系数α 试设计电流调节器ACR，计算其参数Ri、Ci、 设计转速调节器ASR，计算其参数Rn、C 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 要求完成的主要任务: （1）用MATLAB建立电流环仿真模型； （2）分析电流环无超调、临界超调、超调较大仿真曲线； （3）用MATLAB建立转速环仿真模型； （4）分析转速环空载起动、满载起动、抗扰波形图仿真曲线； （5）电流超调量σi≤5%，转速超调量 转速、电流反馈控制直流调速系统仿真 1 设计的初始条件及任务 1.1概述 本次仿真设计需要用到的是Simulink仿真方法，Simulink是Matlab最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。 1.2初始条件 一个由三相零式晶闸管整流装置供电的转速，电流双闭环直流调速系统。基本数据如下：直流电动机参数为：额定功率PN=60kW，额定电压UN=220V,额定电流IN=308A；额定转速nN=1000r/min,电动势系数Ce=0.196V·min/r，允许过载倍数λ=1.1；触发整流环节的放大倍数Ks=35；主回路总电阻R=0.18Ω；电磁时间常数Tl 确定电流反馈系数β（假设起动电流限制在1.1IN以内）和转速反馈系数α 试设计电流调节器ACR，计算其参数Ri、Ci、 设计转速调节器ASR，计算其参数Rn、C 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 1.3要完成的任务 （1）用MATLAB建立电流环仿真模型； （2）分析电流环无超调、临界超调、超调较大仿真曲线； （3）用MATLAB建立转速环仿真模型； （4）分析转速环空载起动、满载起动、抗扰波形图仿真曲线； （5）电流超调量σi≤5%，转速超调量 2双闭环直流调速系统的工作原理 2.1双闭环直流调速系统的介绍 双闭环（转速环、电流环）直流调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强的优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。 在单闭环系统中，只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的。但它只是在超过临界电流值以后，靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动时的电流和转速波形如图2-1a所示。当电流从最大值降低下来以后，电机转矩也随之减小，因而加速过程必然拖长。 在实际工作中,我们希望在电机最大电流（转矩）受限的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过渡过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这样的理想起动过程波形如图2-1b所示，这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流（转矩）受限的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。 I IdL n t Id O Idm IdL n t Id O Idm Idcr n n (a) (b) (a)带电流截止负反馈的单闭环调速系统起动过程 (b)理想快速起动过程 图2-1 调速系统起动过程的电流和转速波形 实际上，由于主电路电