基于matlab的α=β配合控制的有環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)仿真(編輯修改稿)
2024-09-07 01:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 上并不采用，但研究α=β控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)，對理解直流電動機的可逆過程有很大幫助。本文采用MATLAB 的Simulink和Power System工具箱，介紹如何實現(xiàn)α=β配合控制的直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真。1 α=β配合控制的直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的建?？刂葡到y(tǒng)傳統(tǒng)的計算機仿真是用傳遞函數(shù)方法來完成的，各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)是將實際模型經(jīng)過一定的簡化而得到的，很多重要細(xì)節(jié)會被忽略Power System工具箱提供了利用物理模型仿真的可能，其仿真建模方法與構(gòu)建實際電路相似，仿真結(jié)果非常接近于實際。 α=β配合控制的直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的工作原理α=β配合控制的有環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理圖如圖1所示。圖中，并共用同一路三相電源。由于采用α=β配合控制方式，在兩組整流器之間沒有直流環(huán)流，但還存在脈動環(huán)流，為了限制脈動環(huán)流的大小，在主電路中串入了四個均衡電抗器Lc1—Lc4，用于限制脈動環(huán)流。平波電抗器Ld，用于減少電動機電樞電流的脈動，減少電樞電流的斷續(xù)區(qū)，改善電動機的機械特性。系統(tǒng)的控制部分采用了轉(zhuǎn)速和電流的雙閉環(huán)控制。由于可逆調(diào)速電流的反饋信號小不僅要反映電樞電流的大小還需要反映電樞電流的方向，因此電流反饋一般用直流電流互感器或霍爾電流檢測器，在電樞端取電流信號。為了確保兩組整流器的工作狀態(tài)相反，電流調(diào)節(jié)器的輸出分兩路，路經(jīng)止組橋觸發(fā)器GTF控制正組橋整流器，另路經(jīng)倒相器AR、反組橋GTR控制反組橋整流器。圖1 電力系統(tǒng)(Power System)工具箱 電力系統(tǒng)工具箱以Simulink為運行環(huán)境，涵蓋了電工學(xué)科中常用的基本元件庫。它由電源、基本元件、電力電子、電機、連接件、測量等6個模塊庫組成，根據(jù)需要可以組合封裝出常用的更為復(fù)雜的模塊，添加到有關(guān)模塊庫中。 本實驗采用MATLAB ，其控制子模塊庫中有6脈沖觸發(fā)器、三相子模塊庫中有晶閘管三相全控橋模塊、附加電機子模塊庫中有直流電機模塊，如圖2所示。圖2 六脈沖觸發(fā)器、三相晶閘管整流橋、直流電動機 α=β配合控制的直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的建模 組成α=β配合控制的直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的主要子模塊包括：三相交流電源，正、反并聯(lián)的晶閘管三相全控整流橋、同步電源與6脈沖觸發(fā)器、速度和電流調(diào)節(jié)器ASR 及ACR、倒相器、移相控制器，直流電動機。除了PI調(diào)節(jié)器和移相控制器模塊需要自己封裝外，其余均可從有關(guān)模塊庫中直接復(fù)制。 移相控制器的封裝 觸發(fā)器的控制角(alpha_deg端)通過了移相控制環(huán)節(jié)(shifter),移相控制模塊的輸入是移相控制信號Uc，輸出是控制角，移相控制信號Uc由常數(shù)模塊設(shè)定。移相特性如圖3所示。移相特性的數(shù)學(xué)表達式為： 圖3 移項特性及子函數(shù)模塊在本模型中取 αmin=30176。,Ucm =+lOV ，所以 α=90176。(6*Uc) . 帶限幅的PI調(diào)節(jié)器的封裝 仿真模型與系統(tǒng)動態(tài)構(gòu)圖的各個環(huán)節(jié)基本上是對應(yīng)的。需要指出的是。雙閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器都是有飽和特性和帶輸山限幅的PI調(diào)節(jié)器，為了充分反映在飽和限幅非線性影響下調(diào)速系統(tǒng)的上作情況，需要構(gòu)建考慮飽和輸出限幅的PI調(diào)節(jié)器，過程如下:線性PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為式中,Kp為比例系數(shù)。Ki為積分系數(shù)。 τ = KpKi。上述PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)可以直接調(diào)用SIMULINK中的傳遞函數(shù)或零極點模塊。而考慮飽和和輸出限幅的PI調(diào)節(jié)器模型如圖4所示。模型中比例和積分調(diào)節(jié)分為兩個通道，其中積分調(diào)節(jié)器 integrate 的限幅表示調(diào)節(jié)器的飽和限幅值，而調(diào)節(jié)器的輸出限幅值由飽和模塊 Saturation 設(shè)定。當(dāng)該調(diào)節(jié)器用作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR時,在起動中由于開始轉(zhuǎn)速偏差大，調(diào)節(jié)器輸出很快達到輸出限幅值，在轉(zhuǎn)速超調(diào)后首先積分器退飽和，然后轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出才從限幅值開始下降。為了使系統(tǒng)模型更簡潔，利用了SIMU
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