【正文】 T ????? ? ??? 若按 22211 6 7 0 ( )8 .3 8 .3 1 3 .4N T ??? ? ?? 良種計(jì)算結(jié)果基本一致，取 2670( )NKs?? 系統(tǒng)飛輪矩按電動(dòng)機(jī)飛輪矩的 倍考慮，即 2 1 . 5 4 9 9 8 7 4 9 7 ( )G D N m? ? ? ? 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩在工作電流附近經(jīng)線形化處理得到的轉(zhuǎn)矩系數(shù)為： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 0119 . 5 6 5 3[ 2 ( 1 . 7 3 ) ]31 . 3 5 7 3 8 ( 1 . 7 3 2 0 . 0 1 5 0 . 2 6 6 ) 5 3 8 . 5 99 . 5 6 560014M d M d nG U r X In ??? ? ?? ? ? ? ???? 所以有： 2 7497 1 . 4 2 83 7 5 3 7 5 1 4J MGDT C? ? ?? 從而得到： 6 7 0 1 .7 9 0 .0 6 7 0 .0 1 80 .0 8N J n fin fnK T T KKK ? ? ?? ? ? 0 8 1 0 8 0 ( )nnR K R K? ? ? ? ? 67 80nn NCFR? ?? ? ? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 第 五 章 仿真曲線以及工作特性分析 的 Simulink 簡介 MATLAB 具有如下的優(yōu)勢與特點(diǎn)： 友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境 。 應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱 。隨著他日益風(fēng)靡全球，我國也掀起了學(xué)習(xí) MATLAB 的熱潮。 Simulink 使用模塊組合的方法來實(shí)用戶能夠快速、準(zhǔn)權(quán)的創(chuàng) 建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模型的，特別對(duì)于復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，它的效果更為明顯。所謂的 S 函數(shù)可以是一個(gè) M 文件、 FORTRAN 程序、 C 或 C++語言程序等，通過特殊的語法規(guī)則使之能夠被Simulink 模型或模塊調(diào)用。 綜上所述， Simulink 就是一種開放性的，用來模擬線性或非線性的一級(jí)連續(xù)或離散的或者兩者混合的動(dòng) 態(tài)系統(tǒng)的強(qiáng)有力的系統(tǒng)級(jí)仿真工具。列出串級(jí)調(diào)速主電路的動(dòng)態(tài)電壓平衡方程式： 0d s d ddIL R I U S Udt ???? ? ? （ 5— 1） 式中： L? — 直流電路總電感， 22M T dL L L L? ? ? ? （ 5— 2） sR? — 轉(zhuǎn)差率 S為某值時(shí)主電路等效電阻， 03 3 22M Ts M T dX XR s r r r??? ? ? ? ? ? 將式（ 51）兩邊取拉氏變換，可得串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流電路的等效傳遞函數(shù)： 001()1( ) ( )d Lnd LndI s KUTsU n s U sn ? ? ??? （ 5— 3） Ln SLT R??? （ 3— 4）； 1Ln SK R?? （ 5— 4） 由式（ 5— 3）和式（ 5— 4）可知，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)直流主電路傳遞函數(shù)的時(shí)間常數(shù) LnT 和放大系數(shù) LnK 是轉(zhuǎn)速 n 的函數(shù)，所以它是非定常的，該環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 51所示： U? + 圖 51 直流主電路動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 1LnLnKTs? 01dUn dI n 0dU 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 電動(dòng)機(jī)的傳遞函數(shù) 電動(dòng)機(jī)是以主電路直流電流 dI 與負(fù)載電流 LI 之差為輸入，轉(zhuǎn)速 n為輸出的環(huán)節(jié) 。0L M LM M C I?? （ 5— 7） 式中 LM ， LI — 負(fù)載轉(zhuǎn)矩和對(duì)應(yīng)的負(fù)載電流值。( ) 1 1( ) ( )375d L jMnsGDI s I s T ssC??? （ 5— 10） 式中 239。 圖 54 速度環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 將以上系統(tǒng)各環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)代入，再加上速度、電流給定和反饋的濾波環(huán)節(jié)，就夠成了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖 55所示。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子整流電路運(yùn)行在第一工作狀態(tài)時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)所具有的調(diào)速特性，相當(dāng)于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)變電樞電壓的調(diào)速特性。由式 （ 5— 24） 還可知，串級(jí)調(diào)速的等效電勢系數(shù) eC 隨著 dI 的增大而減小，這相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)存在著電樞反映的去磁作用。故采用晶閘管串級(jí)調(diào)速的異步電動(dòng)機(jī)具有直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能。 在設(shè)計(jì)中由于時(shí)間倉促，有些地方做的還不足 ， 其中保護(hù)電路設(shè)計(jì)不太具體，控制電路中觸發(fā)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)也沒有詳細(xì)列出 ?；仡欁霎厴I(yè)設(shè)計(jì)的這些日子，我衷心地感謝老師和 同學(xué)們給我的幫助。 在論文的完成過程中，系里的各位老師也對(duì)我?guī)椭艽蟆?謝謝你們！ 。 其他的同學(xué)也給予我許多關(guān)心和幫助，真誠地感謝他們。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間無論在 課題相關(guān)知識(shí)的 學(xué)習(xí) 上，還是在課題研究和論文撰寫上，兩位 老師都給予我 極大的關(guān)心、指導(dǎo) 和鼓勵(lì)。 這次設(shè)計(jì)讓我 把所學(xué)知識(shí)聯(lián)系到一起，并應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中去，對(duì)知識(shí)的掌握幫助很大，還有本次設(shè)計(jì)讓我學(xué)會(huì)怎么來學(xué)習(xí)些全新的知識(shí)，鍛煉了我的學(xué)習(xí)能力，為以后工作奠定了基礎(chǔ) 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 32 總 結(jié) 此次設(shè)計(jì)完成了系統(tǒng)方案的確立 ， 主電路各器件參數(shù)的計(jì)算，控制電路控制器參數(shù)的計(jì)算。對(duì)于從零開始調(diào)速的系統(tǒng)；當(dāng) min??? 時(shí)，端電壓 U=0，轉(zhuǎn)速 n=0；當(dāng) max 90? ? 時(shí)， maxUU? ， maxnn? 。串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)中的總電阻 R? 相當(dāng)于直流調(diào)壓調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)電樞回路總電阻 ，它決定了機(jī)械特性的硬度。 系統(tǒng)的調(diào)速 特性分析 晶閘管串級(jí)調(diào)速的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為： 0010033( ) ( 2 2 )[]3MTd M T d dMddXXU U r r r Inn XUI? ???? ? ? ? ? ??? （ 5— 20） 若令 0dU U U??? （ 5— 21） 033 22MTM T dXXR r r r??? ? ? ? ? ? （ 5— 22） 0013 MddeXUIC n ??? （ 5— 23） 式中 eC — 串級(jí)調(diào)速的等效電勢系數(shù)。 圖 53 電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 速度環(huán)的設(shè)計(jì)及其傳遞函數(shù) 電流環(huán)按典型 Ⅰ型系統(tǒng)校正后，閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 121fiiKTs? ?，則速度環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖 54所示，為使系統(tǒng)具有較好的抗擾動(dòng)性能和跟隨性能，轉(zhuǎn)速環(huán)一般按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 001 61 ()MM d dXC U I???? （ 5— 8） 將式（ 5— 8）和 式（ 5— 7）代入系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式得： 2375L GD dnMM dt?? 式中 2GD — 電動(dòng)機(jī)及負(fù)載的飛輪慣量（飛輪矩） 由上式得： 239。 應(yīng)用小偏差線形化的 方法，取 M對(duì) dI 的二次導(dǎo)數(shù)得： 2 022 16 MdXdMdI ??? 因?yàn)?06 MX? 值通常很小，所以 2221ddMdI，故可以將式（ 55）在某工作電流值附近的臨域內(nèi)作泰勒級(jí)數(shù)展開，忽略二階無窮小項(xiàng)及余項(xiàng)，僅取一次近似式得： 39。世界上須都大公司已經(jīng)使用 Simulink 作為他們產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)的強(qiáng)有力工具。 同 MATLAB 一樣， Simulink 也不是封閉的，它允許用戶可以很方便的定制自己的模塊和模塊庫。另外， Simulink 還提供一套圖形動(dòng)畫的處理方法，使用戶可以方便的觀察到仿真的整個(gè)過程。它是 MATLAB的一個(gè)附加組件，用來提供一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的建模與動(dòng)態(tài)仿真工作平臺(tái)。 模塊化的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)級(jí)的仿真。強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力 。1 m a x 21( 1 .7 3 ) 1 .7 322133( 1 .7 3 0 .0 1 5 0 .2 6 6 ) 0 .2 4 1 .7 3 0 .0 1 8 0 .0 0 3 0 .0 1 0 . 0138 .6 8LnM M T d TKmmr X S r r r X?????? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? [ 1 3 2 (0 . 8 4 7 0 . 0 4 ) ] 8 . 6 8 1 2 8L n L nT L K m s?? ? ? ? ? ? 由于要求電流環(huán)超調(diào)量小，故電流環(huán)按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 39。 0 86 ( )nnR K R K? ? ? 若取 39。 + gifiUK fiU dIdI ( 1)IiKsT s? ?( 1)IiKs T s? ? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本 科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 圖 43 速度環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 雙閉環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)參數(shù)計(jì)算 取 速度給定電壓 10gnUV? 速度反饋系數(shù) m a x m i n10 0 . 0 85 8 2 4 5 8gnfn UK nn? ? ??? 取電流給定電壓 10giUV? 電流反饋系數(shù) 10 0 .0 19 6 9 .4 6 2gifi dmUK I? ? ? 取電流調(diào)節(jié)器輸出電壓最大值 5kmUV? 晶閘管電壓放大倍數(shù) 2 m inc os 20 4. 53 0. 86 6 35 .4 2 355TnV kmUK U ? ?? ? ? ? 晶閘管逆變器的滯后時(shí)間常數(shù) 0 .0 0 1 7( ) 1 .7( )VT s m s?? 低速時(shí)靜差率要求的速度降 m i n 0 . 0 1 7 4 5 8 7 . 7 8 6nn S n? ? ? ? ? 由于采用了抑制零點(diǎn)漂移的 PI 調(diào)節(jié)器， 故穩(wěn)態(tài)時(shí)的速度降 必須滿足 : 39。由于低同步晶閘管串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)本身不能產(chǎn)生電氣制動(dòng)，故減速只能靠負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的作用來降速 。由于它們只控制一個(gè)物理量，所以被控制