文档介绍：课程设计任务说明书
某晶闸管供电的双闭环直流调速系统,整流装置采用三相桥式电路,基本数据为:
直流电动机:,,,,电枢回路总电阻,电枢电路总电感,电流允许过载倍数,折算到电动机轴的飞轮惯量。
晶闸管整流装置放大倍数,滞后时间常数
电流反馈系数
电压反馈系数
滤波时间常数,
;调节器输入电阻。
设计要求:
稳态指标:无静差;
动态指标:电流超调量;采用转速微分负反馈使转速超调量等于0。
目录
第一节双闭环调速系统
第二节双闭环调速系统的性能分析
第三节双闭环系统设计
第四节基于MATLAB/SIMULINK的调速系统的仿真
第五节心得体会
参考文献
第一节双闭环调速系统
一、采用双闭环调速系统的原因
采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但对于要求较高的动态性能的场合,由于单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩,因而难以满足控制需求。
为了实现在最大电流受限制的条件下调速系统最快起动过程,要求在充分利用电机的允许过载能力,在过渡过程中始终保持电流为允许的最大值,使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动,达到稳态转速后,又让电流立即降低下来,使转速和负载相平衡,从而转入稳定运行状态。理想的起动过程波形如图1-1所示。采用双闭环调速系统完全可以达到上述要求,在起动过程中只有电流负反馈,而不让他和朱安度负反馈图施加到一个调节器的输入端,到达稳态转速后,又靠转速的负反馈作用,不再依靠电流负反馈起主要作用。
图1-1 调速系统理想快速起动过程
二、转速和电流双闭环调速系统的组成
为实现转速和电流两种负反馈分别起作用,在系统中设置了两个调节器,分别调节转速和电流,二者之间实行串级连接,如图1-1所示。这就是说,把转速调节器的输出当做电流调节器的输入,再利用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。从闭环结构上看,电流调节器在里面,叫做内环;转速还在外变,叫做外环。这样就形成了转速、电流双闭环调速系统。
图1-1 转速、电流双闭环调速系统
为了获得良好的静、动态性能,双闭环调速系统的两个调节器一般都采用PI调节器,其原理图示与图1-2。在图上标出了两个调节器输入输出点电压的实际极性,它们是按照触犯装置GT的控制电压为正电压的情况标出的,并考虑到运算放大器的倒相作用。图中还表示出,两个调节器的输出都是带限幅的,转速调节器ASR的输出限幅(饱和)电压是,它决定了电流调节器给定电压的最大值;电流调节器的输出限幅电压是,它限制了晶闸管整流器输出电压的最大值。
图 1-2 双闭环调速系统电路原理图
第二节双闭环调速系统的性能分析
一、静特性和稳态结构图
为了分析双闭环调速系统的静特性,必须先绘出它的稳态结构图,如图2-1所示。他可以很方便的根据图1-2的原理图画出来,只要注意用带限幅的输出特性表示PI调节器就可以了。分析静特性的关键是掌握这样的PI调节器的稳态特征。一般存在这样两种状况:饱和—输出达到限幅值;不饱和—输出未达到限幅值。档调节器饱和时。输出为恒值,输入量的变化不再影响输出,除非有反向输入信号使调节器退出饱和;换句话说,饱和的调节器暂时隔断了输入和输出之间的联系,相当于使该调节环开环。当调节器不饱和时,PI调节器的作用使输入偏差电压在稳态时总是零。
图2-1 双闭环调速系统稳态结构图
二、双闭环调速系统的动态性能
1、动态数学模型
双闭环调速系统的动态结构图如图2-2所示,图中和分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。为了引出电流反馈,电动机的动态结构图中必须把电枢电流显露出来。
图2-2 双闭环调速系统的动态结构图
2、起动过程分析
双闭环调速系统是建立在但闭环调速系统上的,实际的调速系统除要求对转速进行调整外,很多生产机械还提出了加快启动和制动过程的要求,这就需要一个电流截止负反馈系统。
由图2-3启动电流的变化特性可知,在电机启动时,启动电流很快加大到允许过载能力值
,并且保持不变,在这个条件下,转速得到线性增长,当开到需要的大小时,电机的电流急剧下降到克服负载所需的电流值,对应这种要求可控硅整流器的电压在启动一开始时应为,随着转速n的上升,也上升,达到稳定转速时,。
3、动态跟随性能
双闭环调速系统起动和升速过程中,能够在电流受电机过载能力约束的条件下,表现出很快的动态跟随性能。在减速过程中,由于主电路的不可逆性,跟随性能变差。对于电流内环来说,在设计调节器时应强调有良好的跟随性能。
4、动态抗扰性能
负载扰动作用在电流环之后,只能靠转速调节器来产生抗扰作用。因此在突加(减)负载时,必然会引起动态转速降(升)。为减少动态速降(升),设计ASR时必须要求系统有较好的抗扰性能指标。
同