【正文】 置與反向等處理后去控制六脈沖發(fā)生器。設(shè)置仿真參數(shù)，仿真時(shí)間設(shè)為5s，仿真算法采用Ode23tb。拖動(dòng)恒定負(fù)載（40Nm）。濾波電感L設(shè)置為9mH。交流電源Ua 、Ub、Uc參數(shù)”Peak amplitude”,設(shè)置為220；參數(shù)“Frequency”，設(shè)置為50（Hz）；Ua 、Ub、Uc三相電壓的相角對(duì)稱。轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為π/3，速度限幅模塊的上限為65，下限為65。，電流限幅模塊的上限為150，下限為150。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型對(duì)系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行仿真。圖中波形自上而下為6脈沖發(fā)生器的輸出（觸發(fā))信號(hào)Ug、電機(jī)轉(zhuǎn)速n，電樞電流Ia與電磁轉(zhuǎn)矩Te。由圖可知，轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有理想的快速啟動(dòng)過程：電機(jī)轉(zhuǎn)速n以恒定的加速度呈直線上升，此時(shí)的電樞電流與電磁轉(zhuǎn)矩保持最大的恒定值，幾乎呈填充系數(shù)極高的方形波，這就是時(shí)間的最優(yōu)控制。從仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)給定信號(hào)為10V時(shí)。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，電流調(diào)節(jié)器作用下的電動(dòng)機(jī)電樞電流接近最大值，使得電動(dòng)機(jī)以最有時(shí)間準(zhǔn)則開始上升，電流很快下降。在穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)速為1000r/min，整個(gè)變化曲線同實(shí)際情況非常相似。 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真曲線因此，我們可以看出雙閉環(huán)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電流分別由兩個(gè)調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，并且轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出是電流調(diào)節(jié)器的給定，因此電流環(huán)能夠隨轉(zhuǎn)速的偏差調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電樞的電流。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于給定轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的積分作用使其輸出增加，即電流給定值上升，從而通過電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用，使電動(dòng)機(jī)電流增加、電動(dòng)機(jī)獲得加速轉(zhuǎn)矩、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升；當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速高于給定轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出減小，即電流給定值減小，并且通過電流環(huán)的調(diào)節(jié)，是電動(dòng)機(jī)電流下降，電動(dòng)機(jī)將因?yàn)殡姶呸D(zhuǎn)矩減小而減速。在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和、輸出達(dá)到限幅值時(shí)，電流環(huán)即以最大電流運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)將以可能的最大加速度加速，使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間最短，在可逆調(diào)速系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的快速起、制動(dòng)。在不可逆調(diào)速系統(tǒng)中，由于晶閘管整流器不能通過反向電流，因此不能產(chǎn)生反向制動(dòng)轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)快速制動(dòng)。 VM直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真晶閘管電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱VM系統(tǒng)，又簡(jiǎn)稱靜止的WardLeonard系統(tǒng)）。和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組及離子拖動(dòng)變量裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出比較大的優(yōu)越性。晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在104以上，其門極電流可以直接用電子控制，不再像直流電動(dòng)機(jī)那樣需要較大功率的放大器，在控制作用的快速性上，交流機(jī)組是妙級(jí)，而晶閘管整流器是毫秒級(jí)，這將會(huì)大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。（1）給定條件已知直流電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)為：UN=220V，IN=136A,1460r/min。4極；Ra=；GD2=22Nm2，勵(lì)磁電壓220V，勵(lì)磁電流If=。采用三相橋式整流電路。平波電抗器LP=200mH、RP=。以晶閘管直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)計(jì)指標(biāo)為電流超調(diào)量σi≤5%空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn≤10%。過載倍率λ=，轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常熟Ton=。取轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的飽和值為15V，輸出限幅值為10V，額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)速給定=10V。仿真觀察系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流響應(yīng)和設(shè)定參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響。（2）靜態(tài)參數(shù)計(jì)算仿真該晶閘管整流電動(dòng)機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，觀察電動(dòng)機(jī)在全壓起動(dòng)、和起動(dòng)運(yùn)行后加額定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和電流變化。 1）電動(dòng)機(jī)參數(shù)計(jì)算 勵(lì)磁電阻為：勵(lì)磁電感在恒定磁場(chǎng)控制時(shí)可取0值。電樞電阻電樞電感可由下式估算=P為極對(duì)數(shù)，C為計(jì)算系數(shù)，對(duì)于無(wú)補(bǔ)償電機(jī)C=，有補(bǔ)償電機(jī)C===電樞繞組和勵(lì)磁繞組互感=電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J=額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TLN= 2）供電電源電壓 (3)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩時(shí)間常數(shù)電動(dòng)機(jī)的電磁時(shí)間常數(shù)(4)調(diào)節(jié)器選擇，數(shù)據(jù)計(jì)算1）電流環(huán)的設(shè)計(jì)電流環(huán)的時(shí)間常數(shù)根據(jù)電流超調(diào)量的要求，電流環(huán)按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且取二階最佳參數(shù)，電流調(diào)節(jié)器選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為s2）轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)為加快轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)速度，轉(zhuǎn)速環(huán)按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并選中頻段寬度，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為（1）動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)仿真1)MATLAB動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)仿真圖2)設(shè)定模型仿真參數(shù)仿真參數(shù)采用ode45，仿真時(shí)間10s。3) 啟動(dòng)仿真并且觀察結(jié)果。 MATLAB動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)仿真圖 VM動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)仿真曲線（2） 虛擬模型仿真直流雙閉環(huán)系統(tǒng)虛擬實(shí)驗(yàn)或仿真可以根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行，也可以用SimPower Systems的模塊來(lái)建立，從而建立虛擬實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)和依據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行仿真的不同，在于主電路，后者晶閘管和電動(dòng)機(jī)使用傳遞函數(shù)來(lái)表示，前者的晶閘管和電動(dòng)機(jī)是使用SimPower Systems的模塊，而控制部分相同，但也有不少差異之處。 VM直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型（3） 仿真結(jié)果分析1) 仿真曲線圖，(a)(b）（c）。 （a）轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線（b）電流響應(yīng)曲線（c)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)曲線從仿真結(jié)果可以看到，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)經(jīng)歷了電流上升、恒流升速和轉(zhuǎn)速超調(diào)后的調(diào)節(jié)三個(gè)階段。與該電動(dòng)機(jī)的開環(huán)系統(tǒng)相比較，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流大幅度下降，電流環(huán)發(fā)揮了調(diào)節(jié)作用使最大電流限制在設(shè)定的范圍內(nèi)。，電動(dòng)機(jī)電流上升、轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速恢復(fù)到給定值。修改調(diào)節(jié)器參數(shù)，可以觀察在不同參數(shù)條件下，雙閉環(huán)系統(tǒng)電流和轉(zhuǎn)速的響應(yīng)，修改轉(zhuǎn)速給定，也可以觀察電動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的工作情況。 PWMM直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）技術(shù)，是利用電力電子開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，將直流電壓變成連續(xù)的直流脈沖序列，并且通過控制脈沖的寬度或周期達(dá)到變壓[20]的效果。在雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，PWMM直流調(diào)速系統(tǒng)扮演著很重要的角色，屬于典型的直流調(diào)速系統(tǒng)之一。下面，我將對(duì)雙閉環(huán)PWMM進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)與仿真分析。(1)給定條件已知直流電動(dòng)機(jī)額定參數(shù)為：UN=220V，IN=,1500r/min。4極；Ra=；GD2=，勵(lì)磁電壓=220V，勵(lì)磁電流If=。采用三相橋式整流電路。平波電抗器LP=60mH、RP=。以H型主電路、雙極性工作方式的PWMM驅(qū)動(dòng)單元為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)計(jì)指標(biāo)為：開關(guān)頻率為1000Hz；要求電流超調(diào)量σi≤5%，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn≤10%。過載倍率λ=2，轉(zhuǎn)速反饋濾波時(shí)間常熟Ton=。取轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的飽和值為15V，輸出限幅值為8V，額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)速給定=U*un=10V。仿真觀察系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、電流響應(yīng)和設(shè)定參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響。(2)靜態(tài)參數(shù)計(jì)算仿真該晶閘管整流電動(dòng)機(jī)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，觀察電動(dòng)機(jī)在全壓起動(dòng)、和起動(dòng)運(yùn)行后加額定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和電流變化。1)電動(dòng)機(jī)參數(shù)計(jì)算勵(lì)磁電阻為：勵(lì)磁電感在恒定磁場(chǎng)控制時(shí)可取0值。電樞電阻電樞電感可由下式估算La=P為極對(duì)數(shù)，C為計(jì)算系數(shù)，對(duì)于無(wú)補(bǔ)償電機(jī)C=，有補(bǔ)償電機(jī)C=電樞繞組和勵(lì)磁繞組互感電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J=額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩為TLN=2)供電電源電壓（3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩時(shí)間常數(shù)電動(dòng)機(jī)的電磁時(shí)間常數(shù)三相晶閘管整流電路平均失控時(shí)間為（4）調(diào)節(jié)器選擇，數(shù)據(jù)計(jì)算1)電流環(huán)的設(shè)計(jì)終上所述，電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計(jì)算如下：電流環(huán)的時(shí)間常數(shù)根據(jù)電流超調(diào)量的要求，電流環(huán)按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且取二階最佳參數(shù)，電流調(diào)節(jié)器選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為s2)轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)為加快轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)速度，轉(zhuǎn)速環(huán)按典型Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并選中頻段寬度，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 （1）動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)仿真1)MATLAB動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)仿真圖 MA