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)
2025-09-07 01:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 上并不采用，但研究α=β控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)，對(duì)理解直流電動(dòng)機(jī)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(shí)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(jì)算機(jī)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(shí)際模型經(jīng)過一定的簡(jiǎn)化而得到的，很多重要細(xì)節(jié)會(huì)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(shí)際電路相似，仿真結(jié)果非常接近于實(shí)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(dòng)環(huán)流，為了限制脈動(dòng)環(huán)流的大小，在主電路中串入了四個(gè)均衡電抗器Lc1—Lc4，用于限制脈動(dòng)環(huán)流。平波電抗器Ld，用于減少電動(dòng)機(jī)電樞電流的脈動(dòng)，減少電樞電流的斷續(xù)區(qū)，改善電動(dòng)機(jī)的機(jī)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(hào)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(cè)器，在電樞端取電流信號(hào)。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(yùn)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(jī)、連接件、測(cè)量等6個(gè)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(shí)驗(yàn)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(jī)子模塊庫中有直流電機(jī)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(dòng)機(jī) 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(dòng)機(jī)。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(hào)Uc，輸出是控制角，移相控制信號(hào)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(dá)式為： 圖3 移項(xiàng)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(dòng)態(tài)構(gòu)圖的各個(gè)環(huán)節(jié)基本上是對(duì)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(gè)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(diǎn)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(gè)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(shí),在起動(dòng)中由于開始轉(zhuǎn)速偏差大，調(diào)節(jié)器輸出很快達(dá)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(jiǎn)潔，利用了SIMU
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