單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計與仿真-免費閱讀
【正文】 參考文獻[1] 陳伯時. 電力拖動自動控制. 北京：機械工業(yè)出版社，2008[2] 馮信康，楊興瑤. 電力傳動控制系統(tǒng)原理與應用. 北京：水利水電出版社，1985[3] 周德澤. 電氣傳動控制系統(tǒng)的設計. 北京：機械工業(yè)出版社，1989[4] 林瑞光. 電機與拖動基礎. 杭州：浙江大學出版社，2007[5] 李華德. 電力拖動控制系統(tǒng)從圖中可以看出。但是當Kp增大到40時，波形變得發(fā)散，說明Kp不能一直增大，否則會變得不穩(wěn)定。其它參數(shù)設置如圖所示。stop 。根據(jù)上述分析，加上PI校正后整個系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：代入數(shù)據(jù)得 圖19 校正后的伯德圖 從圖可知，GM=24dB和γ=，系統(tǒng)穩(wěn)定。sys=s1*s2*s3。d1=[ 1]。，如圖17。由此建立有靜差調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學模型，并用MATLAB軟件對系統(tǒng)進行仿真（注意：在接線時，如果出現(xiàn)錯誤，提示顏色為紅色）。3 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計及仿真：額定數(shù)據(jù)為10kW,220V,52A,1460r/min,電樞電阻=，飛輪力矩GD2=10Nm2。當時，只擾動輸入量，這時的輸出量即為負載擾動引起的轉(zhuǎn)速偏差Δn，可將動態(tài)結構圖改畫的形式如圖12。 由圖8可以看出比例積分的物理意義。一般的調(diào)速系統(tǒng)要求以穩(wěn)和準為主，對快速性要求不高，所以常用PI調(diào)節(jié)器。電壓比較環(huán)節(jié)：放大器：晶閘管整流與觸發(fā)裝置：V—M系統(tǒng)開環(huán)機械特性：測速發(fā)電機：——放大器的電壓放大系數(shù)；——晶閘管整流器與觸發(fā)裝置的電壓放大系數(shù)；α——測速反饋系數(shù)，單位為Vmin/r。2．靜差率 當系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運行時，負載由理想空載增加到額定值所對應的轉(zhuǎn)速降落，與理想空載轉(zhuǎn)速之比，稱作靜差率s，即靜差率用來衡量調(diào)速系統(tǒng)在負載變化下轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度。然后用此理論去設計一個實際的調(diào)速系統(tǒng)，并用MATLAB仿真進行正確性的驗證。在20世紀60年代發(fā)展起來的電力電子技術，使電能可以變換和控制，產(chǎn)生了現(xiàn)代各種高效、節(jié)能的新型電源和交直流調(diào)速裝置，為工業(yè)生產(chǎn)，交通運輸，樓宇、辦公、家庭自動化提供了現(xiàn)代化的高新技術，提高了生產(chǎn)效率和人們的生活質(zhì)量，使人類社會生產(chǎn)、生活發(fā)生了巨大的變化。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設計與仿真內(nèi)容摘要：在對調(diào)速性能有較高要求的領域，如果直流電動機開環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能不滿足要求，可利用速度負反饋提高穩(wěn)態(tài)精度，而采用比例調(diào)節(jié)器的負反饋調(diào)速系統(tǒng)仍是有靜差的，為了消除系統(tǒng)的靜差，可利用積分調(diào)節(jié)器代替比例調(diào)節(jié)器。隨著新型電力電子器件的研究和開發(fā)以及先進控制技術的發(fā)展，電力電子和電力拖動控制裝置的性能也不斷優(yōu)化和提高，這種變化的影響將越來越大。2 單閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)簡介 V—M系統(tǒng)簡介晶閘管—電動機調(diào)速系統(tǒng)（簡稱V—M系統(tǒng)），其簡單原理圖如圖1。它和機械特性的硬度有關，特性越硬，靜差率越小，轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定度越高。因此轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性方程式式中為閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)，這里是以作為電動機環(huán)節(jié)的放大系數(shù)的。采用運算放大器的PI調(diào)節(jié)器如圖7。在突加輸入電壓時，輸出電壓突跳到，以保證一定的快速控制作用。圖11采用比例調(diào)節(jié)器的閉環(huán)有靜差 圖12 給定為0時采用比例調(diào)節(jié)器的調(diào)速系統(tǒng)結構圖的一般情況 閉環(huán)有靜差調(diào)速系統(tǒng)結構圖負載擾動引起的穩(wěn)態(tài)速差：這和靜特性分析的結果是完全一致的。 ：三相橋式可控整流電路，整流變壓器Y/Y聯(lián)結，二次電壓=230V，觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)=40。圖15 有靜差調(diào)速系統(tǒng)由于觸發(fā)裝置GT的控制電壓是由給定電壓和反饋電壓的差經(jīng)過放大器后產(chǎn)生的，所以二者的差不會很大，于是取，即常量值（constant value）設為18。(1）為，轉(zhuǎn)速降為n=。s1=tf(n1,d1)。margin(sys)得出原始閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的頻率特性如圖18： 圖18 原始系統(tǒng)的伯德圖由圖可見，相角裕度γ=，幅值增益裕度GM=，都是正值，所以閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。圖20 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器串聯(lián)校正(1)原始系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性 (2)校正環(huán)節(jié)添加部分的對數(shù)幅頻和相頻特性 (3)校正后系統(tǒng)的對數(shù)幅頻和相頻特性從圖20的對比中可以看出：校正后的系統(tǒng)的仰臥頻段的斜率變陡，說明校正后的系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度變好了（即靜差率變?。?；校正后的截止頻率變小了，說明PI校正犧牲了系統(tǒng)的快速性。（1）其中給定為18V，給定和負載同時作用時的輸出波形如圖23所示 圖23 有靜差調(diào)速系統(tǒng)給定和負載 圖24無靜差調(diào)速系統(tǒng)給定和負載同時作用時的穩(wěn)態(tài)特性 同時作用時的穩(wěn)態(tài)特性與有靜差調(diào)速系統(tǒng)輸出波形圖相比較可知，加入無積分環(huán)節(jié)后，波形變得平滑了。
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