轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的數(shù)字式可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與設(shè)計

1、轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的數(shù)字式可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)的數(shù)字式可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真與設(shè)計設(shè)計一、設(shè)計目的應(yīng)用所學(xué)的交、直流調(diào)速系統(tǒng)的基本知識與工程設(shè)計方法，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，確定系統(tǒng)的性能指標(biāo)與實(shí)現(xiàn)方案，進(jìn)行運(yùn)動控制系統(tǒng)的初步設(shè)計。應(yīng)用計算機(jī)仿真技術(shù)，通過在MATLAB軟件上建立運(yùn)動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對控制系統(tǒng)進(jìn)行性能仿真研究，掌握系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。在原理設(shè)計與仿真研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用PROTEL進(jìn)行控制系統(tǒng)的印制板的設(shè)計，

2、為畢業(yè)設(shè)計的綜合運(yùn)用奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。二、設(shè)計參數(shù)1、直流電動機(jī)(1)：輸出功率為:7.5Kw電樞額定電壓220V電樞額定電流36A額定勵磁電流2A額定勵磁電壓110V功率因數(shù)0.85電樞電阻0.2歐姆電樞回路電感100mH電機(jī)機(jī)電時間常數(shù)2S電樞允許過載系數(shù)1.5額定轉(zhuǎn)速1430rpm2、環(huán)境條件：電網(wǎng)額定電壓:380220V，電網(wǎng)電壓波動:10%環(huán)境溫度:40~40攝氏度，環(huán)境濕度:10~90%3、控制系統(tǒng)性能指標(biāo)：電流超調(diào)量小于等于

3、5%空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量小于等于30%調(diào)速范圍D＝20，靜差率小于等于0.03.三系統(tǒng)方案選擇（1）可控電源選擇直流電動機(jī)具有良好的起制動性能在廣泛范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，在需要高性能可控電力拖動的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。從生產(chǎn)機(jī)械要求控制的物理量來看，各種系統(tǒng)往往都通過控制轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。因而直流調(diào)速系統(tǒng)是最基本的拖動控制系統(tǒng)。直流變電壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控制電源通常有3種：負(fù)反饋的單閉

4、環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動時的電流和轉(zhuǎn)速波形如圖5a所示。當(dāng)電流從最大值降低下來以后，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨之減小，因而加速過程必然拖長。在實(shí)際工作中我們希望在電機(jī)最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，充分利用電機(jī)的允許過載能力，最好是在過渡過程中始終保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許最大值，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降下來，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。這樣的理想起動過程波形如圖5b所示，這時，啟動電流成方波形，而轉(zhuǎn)速是線

5、性增長的。這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動過程。（a）帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動過程（b）理想快速啟動過程圖5調(diào)速系統(tǒng)啟動過程的電流和轉(zhuǎn)速波形實(shí)際上，由于主電路電感的作用，電流不能突跳，為了實(shí)現(xiàn)在允許條件下最快啟動，關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值的dmI恒流過程，按照反饋控制規(guī)律，采用某個物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變[1]，那么采用電流負(fù)反饋就能得到近似的恒流過程。問題是希望在啟動過

6、程中只有電流負(fù)反饋，而不能讓它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又希望只要轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不再靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主作用，因此我們采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。這樣就能做到既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋?zhàn)饔糜帜苁顾鼈冏饔迷诓煌碾A段。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級連接，如圖22所示，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸