電機自動控制課程設計(共31頁)

1、十機架連軋機分部傳動直流調速系統(tǒng)的設計河南(h nn)工程學院課程(kchng)設計(shj)十機架連軋機分部傳動直流調速系統(tǒng)的設計學生姓名： 學 院： 電氣信息工程學院 專業(yè)班級： 電氣工程及其自動化1321 學 號： 201350712130 專業(yè)課程： 自動控制系統(tǒng) 指導教師： 2014 年 12 月 26 日課程設計成績評定(pngdng)標準及成績序號評審項目指 標滿分評分1工作態(tài)度遵守紀律，學習認真；作風嚴謹，踏實肯干。 5分2工作量按期圓滿完成規(guī)定的任務，難易程度和工作量符合要求。 20分3出勤情況全勤： 得10分10分有遲到、早退、請假現象： 得8分曠課1天： 得5分曠課2天：

2、 得2分曠課超過2天： 得0分4設計、實驗方案能靈活運用相關專業(yè)知識，有較強的創(chuàng)新意識，有獨特見解，設計有一定應用價值。30分5實驗技能動手能力強，能獨立完成安裝、調試等實際操作，能解決設計及實驗過程中出現的問題。10分6小組表現注重團隊合作，在小組中表現突出，對設計方案的制定及選取起主要作用，在實驗操作過程中，承擔主要執(zhí)行者。5分7設計報告質量報告結構嚴謹合理；文理通順，技術用語準確，符合規(guī)范；圖表完備、正確，繪圖準確、符合國家標準；。20分合 計評語：等 級： （優(yōu)秀、良好(lingho)、中等、及格、不及格）評閱(pngyu)人： 職稱： 日 期： 年 月 日目 錄 TOC o 1-3

3、h z u HYPERLINK l _Toc408239515 摘 要 PAGEREF _Toc408239515 h 1 HYPERLINK l _Toc408239516 1 緒論(xln) PAGEREF _Toc408239516 h 2 HYPERLINK l _Toc408239517 1.1直流調速系統(tǒng)(xtng)的概述 PAGEREF _Toc408239517 h 2 HYPERLINK l _Toc408239518 1.2 課程設計的目的(md) PAGEREF _Toc408239518 h 2 HYPERLINK l _Toc408239519 1.3 課程設計的技術

4、要求 PAGEREF _Toc408239519 h 3 HYPERLINK l _Toc408239520 2 直流調速系統(tǒng)的總體方案設計 PAGEREF _Toc408239520 h 4 HYPERLINK l _Toc408239521 2.1 電動機的選擇 PAGEREF _Toc408239521 h 4 HYPERLINK l _Toc408239522 2.2 電動機供電方案的選擇 PAGEREF _Toc408239522 h 4 HYPERLINK l _Toc408239523 2.3 系統(tǒng)結構的選擇 PAGEREF _Toc408239523 h 4 HYPERLINK

5、 l _Toc408239524 3 直流調速系統(tǒng)的主電路與動態(tài)設計 PAGEREF _Toc408239524 h 7 HYPERLINK l _Toc408239525 3.1 主電路設計及參數計算 PAGEREF _Toc408239525 h 7 HYPERLINK l _Toc408239526 3.1.1 整流變壓器的設計與計算 PAGEREF _Toc408239526 h 7 HYPERLINK l _Toc408239527 3.1.2 晶閘管的選擇與保護 PAGEREF _Toc408239527 h 8 HYPERLINK l _Toc408239528 3.1.3 平波

6、電抗器的計算 PAGEREF _Toc408239528 h 11 HYPERLINK l _Toc408239529 3.1.4 觸發(fā)電路的選擇與校驗 PAGEREF _Toc408239529 h 13 HYPERLINK l _Toc408239530 3.2 直流調速系統(tǒng)的動態(tài)設計 PAGEREF _Toc408239530 h 15 HYPERLINK l _Toc408239531 3.2.1 電流環(huán)(ACR)的設計 PAGEREF _Toc408239531 h 15 HYPERLINK l _Toc408239532 3.2.2 轉速環(huán)(ASR)設計 PAGEREF _Toc4

7、08239532 h 17 HYPERLINK l _Toc408239533 4 直流調速系統(tǒng)的MATLAB/SIMULINK仿真 PAGEREF _Toc408239533 h 19 HYPERLINK l _Toc408239534 4.1 MATLAB仿真軟件介紹 PAGEREF _Toc408239534 h 19 HYPERLINK l _Toc408239535 4.2 系統(tǒng)的建模及參數計算 PAGEREF _Toc408239535 h 19 HYPERLINK l _Toc408239536 4.3 系統(tǒng)仿真及結果分析 PAGEREF _Toc408239536 h 22 H

8、YPERLINK l _Toc408239537 結束語 PAGEREF _Toc408239537 h 26 HYPERLINK l _Toc408239538 參考文獻 PAGEREF _Toc408239538 h 27 HYPERLINK l _Toc408239539 附錄 PAGEREF _Toc408239539 h 28十機架連軋機分部傳動直流調速系統(tǒng)的設計摘 要直流調速系統(tǒng)具有調速范圍廣、靜差率小、穩(wěn)定性好以及具有良好的動態(tài)性能的特點，廣泛應用于直流電力拖動系統(tǒng)。連軋是金屬壓力加工行業(yè)(hngy)中提高勞動生產率和軋制質量的先進方法，連軋機則是冶金行業(yè)的大型設備。對于連軋機的

9、調速是十分重要的，本設計采用雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)對Z272電機(dinj)進行調速，以滿足要求。該系統(tǒng)采用(ciyng)轉速、電流雙閉環(huán)控制直流調速系統(tǒng)。雙閉環(huán)調速具有良好的性能，應用廣泛。整個系統(tǒng)采用VM系統(tǒng)，通過六路脈沖器控制晶閘管組成的整流裝置，使之輸出變化的電壓達到調速的目的。為了實現轉速和電流兩種負反饋分別起作用，根據要求可設置PI調節(jié)器，在系統(tǒng)中設置兩個調節(jié)器，即ASR和ACR，分別調節(jié)轉速和電流，即分別引入轉速負反饋和電流負反饋，二者之間實行嵌套聯(lián)接。從閉環(huán)結構上看，電流環(huán)在里面，稱作內環(huán)；轉速環(huán)在外邊，稱做外環(huán)。這就形成了轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)。先確定其結構形式和設計各元部件，

10、并對其參數的計算，包括給定電壓、轉速調節(jié)器、電流調節(jié)器、檢測電路、觸發(fā)電路和穩(wěn)壓電路的參數計算然后最后采用MATLAB對整個調速系統(tǒng)進行了SIMULINK仿真分析，觀察仿真結果是否滿足要求。關鍵詞：直流調速調速，轉速和電流調節(jié)器, MATLAB/SIMULINK仿真1 緒論(xln)近年來，直流電機調速控制經歷了重大的變革。以晶閘管整流裝置取代了直流發(fā)電機電動機組及水銀整流裝置，同時，控制電路已經實現高集成化、小型化、高可靠性及低成本。直流調速技術不斷發(fā)展，走向成熟(chngsh)化、完善化、系列化、標準化，在可逆脈寬調速、高精度的電氣傳動領域中仍然難以替代。直流電動機具有良好的起、制動性能，

11、宜于在廣泛范圍內平滑調速，在軋鋼機、礦井卷揚機、挖掘機、海洋鉆機、金屬切削機床(jchung)、造紙機、高層電梯等需要高性能可控電力拖動的領域中得到了廣泛的應用。 直流調速系統(tǒng)的概述雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)即速度和電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)，是由單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)發(fā)展起來的，調速系統(tǒng)使用比例積分調節(jié)器，可以實現轉速的無靜差調速。又采用電流截止負反饋環(huán)節(jié)，限制了起（制）動時的最大電流。這對一般的要求不太高的調速系統(tǒng)，基本上已經能滿足要求。但是由于電流截止負反饋限制了最大電流，加上電動機反電勢隨著轉速的上升而增加，使電流到達最大值后迅速降下來，這樣，電動機的轉矩也減小了，使起動加速過程變慢，起動的時間比較長

12、。在這些系統(tǒng)中為了盡快縮短過渡時間，所以就希望能夠充分利用晶閘管元件和電動機所允許的過載能力，使起動的電流保護在最大允許值上，電動機輸出最大轉矩，從而轉速可直線迅速上升，使過渡過程的時間大大的縮短。另一方面，在一個調節(jié)器的輸出端有綜合幾個信號，各個參數互相調節(jié)比較困難。為了克服這一缺點就應用轉速，電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)。1.2 課程設計的目的(1) 通過課程設計，進一步鞏固、深化和擴充在直流調速及相關課程方面的基礎知識、基本理論和基本技能。(2) 通過課程設計，獨立完成一項直流調速系統(tǒng)課題的基本設計工作。(3) 通過(tnggu)課程設計，使熟悉設計過程，了解設計步驟，掌握設計內容，達到(d

13、do)培養(yǎng)工程繪圖和編寫設計說明的目的。1.3 課程(kchng)設計的技術要求(1) 電樞回路總電阻??；總飛輪力矩(2) 其它參數可參考教材中“雙閉環(huán)調速系統(tǒng)調節(jié)器的工程設計舉例”的有關數據。(3) 要求：調速范圍D=10,靜差率；穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調量，空載起動到額定轉速時。(4) 要求系統(tǒng)具有過流、過壓、過載和缺相保護。(5) 要求觸發(fā)脈沖有故障封鎖能力。(6) 要求對拖動系統(tǒng)設置給定積分器。2 直流調速系統(tǒng)的總體方案設計2.1 電動機的選擇(xunz) 根據(gnj)任務的安排，我們組分的是第五(d w)臺機架連軋機，此機架連軋的電動機的型號是Z2-72，其具體參數為表2.1所示。表2

14、.1第5組 電機參數表電機型號(KW)(V)(A)(r/min)()()P極對數Z2-721923082.5514500.73.0511.762.2 電動機供電方案的選擇三相全控橋式整流器電路采用共陰極接法的三相半波和共陽極接法的三相半波的串聯(lián)組合，由于共陰極組在正半周導電，流經變壓器的是正向電流；共陽極組在負半周導電，流經變壓器的是反向電流，因此變壓器繞組中沒有直流磁通，且每相繞組正負半周都有電流流過，提高了變壓器的利用率，且直流側脈動較小，元件利用率較好，無直流磁化同時波形畸變較小。在V-M系統(tǒng)中，調節(jié)器給定電壓，即可移動觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時電壓。由

15、于要求直流電壓脈動較小，故采用三相整流電路。考慮使電路簡單、經濟且滿足性能要求，選擇晶閘管三相全控橋交流器供電方案。因三相橋式全控整流電壓的脈動頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點。并且晶閘管可控整流裝置無噪聲、無磨損、響應快、體積小、重量輕、投資省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同時，由于電機的容量較大，又要求電流的脈動小。綜上選晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。2.3 系統(tǒng)結構的選擇方案一：開環(huán)直流調速系統(tǒng)開環(huán)調速系統(tǒng)是調節(jié)轉速給定電壓，即可改變(gibin)晶閘管觸發(fā)電路的觸發(fā)延遲角，從而調節(jié)晶閘管整流器的空載(kn zi)整流電

16、壓和電樞(din sh)電壓，也就改變了轉速。如圖2.1為開環(huán)系統(tǒng)原理框圖。圖2.1開環(huán)系統(tǒng)原理框圖方案二：單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)是指只有一個轉速負反饋構成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在電動機軸上裝一臺測速發(fā)電機，引出與轉速成正比的電壓Uf 與給定電壓Ud 比較后，得偏差電壓U，經放大器，產生觸發(fā)裝置的控制電壓，用以控制電動機的轉速。如圖2.2單閉環(huán)統(tǒng)原理框圖。圖2.2單閉環(huán)系統(tǒng)原理框圖方案三：雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)該方案主要由給定環(huán)節(jié)、ASR、ACR、觸發(fā)器和整流裝置環(huán)節(jié)、速度檢測環(huán)節(jié)以及電流檢測環(huán)節(jié)組成。為了使轉速負反饋和電流負反饋分別起作用，系統(tǒng)設置了電流調節(jié)器ACR和轉速調節(jié)器ASR。電

17、流調節(jié)器ACR和電流檢測反饋回路構成了電流環(huán)；轉速調節(jié)器ASR和轉速檢測反饋回路構成轉速環(huán)，稱為雙閉環(huán)調速系統(tǒng)。因轉速環(huán)包圍電流環(huán)，故稱電流環(huán)為內環(huán)，轉速環(huán)為外環(huán)。在電路中，ASR和ACR串聯(lián)，即把ASR的輸出當做ACR的輸入，再由ACR得輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)器。為了獲得良好的靜、動態(tài)性能，轉速和電流兩個調節(jié)器一般都采用具有輸入輸出限幅功能的PI調節(jié)器，且轉速和電流都采用負反饋閉環(huán)。如圖2.3為環(huán)統(tǒng)原理框圖。圖2.3雙閉環(huán)系統(tǒng)原理(yunl)框圖比較(bjio)以上三種控制方式：方案(fng n)一采用開環(huán)系統(tǒng)進行控制，開環(huán)系統(tǒng)的機械特性比閉環(huán)系統(tǒng)軟很多，靜差率比閉環(huán)大很多，不能滿足系

18、統(tǒng)要求。方案二采用單閉環(huán)的速度反饋調節(jié)時，晶閘管電動機系統(tǒng)的電流脈動總會帶來各種影響，主要有：(1)脈動電流產生脈動轉矩,對生產機械不利； (2)脈動電流(斜波電流)流入電源，對電網不利，同時也增加電機的發(fā)熱。并且晶閘管整流電路的輸出電壓中除了直流分量外，還含有交流分量。把交流分量引到運算放大器輸入端，不僅不起正常的調節(jié)作用，反而會產生干擾，嚴重時會造成放大器局部飽和，從而破壞系統(tǒng)的正常工作。方案三采用雙閉環(huán)轉速電流調節(jié)方法，保證了系統(tǒng)的可靠性能，滿足生產工藝的要求，同時既保證了穩(wěn)態(tài)后速度的穩(wěn)定，也兼顧了啟動時啟動電流的動態(tài)過程。在啟動過程的主要階段，只有電流負反饋，沒有轉速負反饋，不讓電流負

19、反饋發(fā)揮主要作用，既能控制轉速，實現轉速無靜差調節(jié)，又能控制電流使系統(tǒng)在充分利用電機過載能力的條件下獲得最佳過渡過程，很好的滿足了生產需求。3 直流調速系統(tǒng)的主電路與動態(tài)設計3.1 主電路設計及參數(cnsh)計算3.1.1 整流(zhngli)變壓器的設計(shj)與計算(1) 二次電壓計算電動機的額定電壓為230V，為保證供電質量，應采用三相降壓變壓器將電源電壓降低；為避免三次諧波電動勢的不良影響，三次諧波電流對電源的干擾，主變壓器采用D/Y聯(lián)結。U2是一個重要的參數，選擇過低就會無法保證輸出額定電壓。選擇過大又會造成延遲角加大，功率因數變壞，整流元件的耐壓升高，增加了裝置的成本。一般可按

20、下式計算，即： (3-1) 式中為電動機的額定電壓，b為電網波動系數，一般取0.900.95；為整流電壓計算系數，一般取(11.2)考慮各種因數的安全系數；根據設計要求，采用公式(3-1)：取=230V, =2.34，b=0.94得=121.29V(2) 變壓器一次、二次側電流計算由表查得=0.816, =0.816考慮變壓器勵磁電流得：二次相電流I2的計算 (3-2)式中，為二次相電流計算系數，為整流器額定直流電流等于電動機的最大額定電流，得=0.816*82.55=67.36A一次相電流I1的計算 (3-3)式中，電壓(diny)比； 得(3) 變壓器容量(rngling)的計算 ； (3

21、-4)； (3-5) ； (3-6)式中-一次側與二次側繞組(roz)的相數；由表查得取S=24.515KVA。3.1.2 晶閘管的選擇與保護晶閘管實際承受的最大峰值電壓，乘以（23）倍的安全裕量，參照標準電壓等級，即可確定晶閘管的額定電壓，即=（23）整流電路形式為三相全控橋，查表得=2.45，則=2.6*2.45*121.29=772.62v表3 常用整流電路的計算系數電路形式換相電抗壓降計算系數整流電壓計算系數晶閘管整流變壓器電壓計算系數電流計算系數二次相計算系數一次相計算系數視在功率計算系數漏抗計算系數漏抗折算系數電阻折算系數三相全控橋式0.52.342.450.3670.8160.8

22、161.051.2222晶閘管的額定電流與選擇(xunz)選擇(xunz)晶閘管額定電流的原則是必須使管子允許通過的額定電流有效值大于實際流過管子(gun zi)電流最大有效值 ，即 =1.57 或 =K (3-7)考慮（1.52）倍的裕量 (3-8)式中K=/（1.57）-電流計算系數。此外，還需注意以下幾點：1)當周圍環(huán)境溫度超過+40時，應降低元件的額定電流值。2)當元件的冷卻條件低于標準要求時，也應降低元件的額定電流值。3)關鍵、重大設備，電流裕量可適當選大些。由表查得 K=0.368，考慮(1.52)倍的裕量取=46.54。經查表4可知：晶閘管的型號為KP(3CT)50。表4 晶閘管

23、的主要電參數型號額定電流/A額定電壓/V觸發(fā)電流/mA觸發(fā)電壓/V峰值功耗/WKP(3CT)10,2010,2050-20005-1003.55KP(3CT)30,5030,5050-20008-1503.0-3.55KP(3CT)10010050-30008-2503-3.55.0-10.0KP(3CT)200,300200,30050-300010-25045.0-10.0KP(3CT)400,500400,50050-300010-35045.0-10.0KP(3CT)600,800,1000600, 800, 1000,100-300030-4504-4.515-20(2) 晶閘管整流

24、裝置的保護1) 交流側過電壓保護措施交流側采用阻容吸收保護，即在變壓器二次側并聯(lián)(bnglin)電阻R和電容C的串聯(lián)支路進行保護，對于大電容的的晶閘管裝置，采用圖3-1所示接法。圖3-1 交流(jioli)側阻容吸收(xshu)保護電容值為： (3-9)計算得 電容的耐壓 式中S變壓器容量（VA）； U2變壓器二次相電壓有效值（V）； 變壓器勵磁電流百分數，對于10100KVA的變壓器，一般為10%4%；電阻值 （3-10）計算得 通過電阻的電流(A)為 （3-11）計算得 電阻功率（W）為 （3-12）計算得 2) 直流側過電壓保護措施直流側過電壓保護(boh)用壓敏電阻保護。壓敏電阻的標稱

25、(bio chn)電壓 計算(j sun)得 可選用MYL1-15壓敏電阻。3) 晶閘管兩端的過電壓保護抑制晶閘管關斷過電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護電路方法。電容耐壓可選加在晶閘管兩端工作電壓峰值的1.11.15倍。查表得C=0.5F，R=10，電容耐壓1.5=1.5=1.5113=415V選C為0.5F的CZJD-2型金屬化紙介質電容器,電容量0.22F，耐壓為450V。 選R為10普通金屬膜電阻器，RJ-0.5。4) 過電流保護本系統(tǒng)采用快速熔斷器對可控硅進行過流保護。快速熔斷器的斷流時間短，保護性能較好，是目前應用最普遍的保護措施?？焖偃蹟嗥鞯念~定電壓 快速熔斷器熔體的額定電流

26、選取KH000快速熔斷器，熔體額定電流100A。3.1.3 平波電抗器的計算為了使直流負載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器，稱平波電抗器。其主要參數有流過電抗器的電流一般是已知的，因此電抗器參數計算主要是電感量的計算。算出電流(dinli)連續(xù)的臨界電感量可用下式計算(j sun)，單位mH。 式中為與整流電路形式(xngsh)有關的系數，可由表查得；為最小負載電流，常取電動機額定電流的510計算。根據本電路形式查得=0.695所以 限制輸出電流脈動的臨界電感量由于晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動的，因此輸出電流波形也是脈動的。該脈動電流可以看成一個恒定直流分量和

27、一個交流分量組成。通常負載需要的只是直流分量，對電動機負載來說，過大的交流分量會使電動機換向惡化和鐵耗增加，引起過熱。因此，應在直流側串入平波電抗器，用來限制輸出電流的脈動量。平波電抗器的臨界電感量（單位為m）可用下式計算 式中系數，與整流電路形式有關，電流最大允許脈動系數，通常三相電路(510）。根據本電路形式查得=1.045, 所以 電動機電感量和變壓器漏電感量電動機電感量（單位為mH）可按下式計算 （3-13）式中 、n直流電動機電壓(diny)、電流和轉速，常用額定值代入； p電動機的磁極(cj)對數；計算(j sun)系數。一般無補償電動機取812，快速無補償電動機取68，有補償電動

28、機取56。本設計中取=8、=230V、=61A、n=1450r/min、p=1 變壓器漏電感量（單位為mH）可按下式計算 （3-14）式中計算系數，查表可得變壓器的短路比，取3。本設計中取=3.2、=3所以 =3.23121.29/（10061）=0.19mH 實際串入平波電抗器的電感量考慮輸出電流連續(xù)時的實際電感量： (3-15)電樞回路總電感:3.1.4 觸發(fā)電路的選擇與校驗為保證晶閘管裝置能正?？煽康毓ぷ?，觸發(fā)電路必須滿足以下要求：1)觸發(fā)信號應有足夠的功率，觸發(fā)電路送出的觸發(fā)信號時作用于晶閘管門極與陰極的。2)觸發(fā)脈沖應有一定的寬度，脈沖前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導通后，陽極電流能迅

29、速上升超過掣住電流而維持導通。3)觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求，為使晶閘管在每個周期都在相同的控制角觸發(fā)導通，觸發(fā)脈沖必須與電源同步且脈沖與電源保持固定的相位關系。此設計(shj)選用SG3524作為觸發(fā)電路(dinl)的主要器件，SG3524是通用型脈寬調制器（PWM），屬于數子、模擬(mn)混合型集成電路，占空比可在0100%之間調節(jié)。觸發(fā)電路圖如3-2。圖3-2 觸發(fā)電路圖在上圖中，ACR的輸出Uc可以調節(jié)占空比在0100%內變化。使整流器的輸出電壓在0UN內變化，電機對應的轉速也跟其變化。如果電機轉速由于外界機械原因發(fā)生改變，對應測速發(fā)電機的輸出也跟

30、隨變化。測速發(fā)電機輸出的變化直接影響ASR的調節(jié)，從而Uc的大小，Uc大小的變化改變GS3524輸出波形的占空比，從而使斬波電路的輸出電壓平均值改變，使電機轉速返回到預先設定的值。3.2 直流調速系統(tǒng)的動態(tài)設計設計多環(huán)控制系統(tǒng)的一般原則是：從內環(huán)開始，一環(huán)一環(huán)地逐步向外擴展。首先設計好電流調節(jié)器，然后把整個電流環(huán)看作是轉速調節(jié)系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)。再設計轉速調節(jié)器。此設計包括了控制電路的有關計算和設計，根據其數據(shj)可以找到藥給定的值，即U的范圍，根據電流環(huán)、轉速環(huán)的設計(shj)找到有關給定環(huán)節(jié)的計算。3.2.1 電流(dinli)環(huán)(ACR)的設計圖3-3 含濾波環(huán)節(jié)的PI型電流調節(jié)器轉

31、速電流雙閉環(huán)的給定可用以下公式計算： (13) (14) (15)根據設計給出的電機參數可知，且,則可得，。又因為,，,所以可求得:所以，得：(1) 對于三相橋式電路，平均失控時間為電流(dinli)濾波時間常數為，三相橋式電路(dinl)的每個波頭時間為3.33ms，為基本濾平波頭，應有（1這里(zhl)?。﹦t電流環(huán)小時間常數(2) 選擇電路調節(jié)器結構：根據設計要求%并且穩(wěn)態(tài)無靜差，則可按典型系統(tǒng)設計電流調節(jié)器，電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，因此可用PI調節(jié)器，其傳遞函數為： 因此，檢查對電源電壓的抗擾性能：，參照典型系統(tǒng)的動態(tài)抗擾性能，可見各項指標都是可以接受的。(3) 電流調節(jié)器參數的計算

32、：電流調節(jié)器超前時間常數：，電流環(huán)開環(huán)增益，要求%時，應取電流反饋系數：所以ACR的比例系數： (4) 校驗近似條件 電流環(huán)截至頻率為：1)晶閘管整流裝置傳遞函數近似條件： 滿足近似條件。2)忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響的條件：滿足近似條件。3)電流環(huán)小時間常數近似處理條件：滿足(mnz)近似條件3.2.2 轉速(zhun s)環(huán)(ASR)設計(shj)圖3-4 含濾波環(huán)節(jié)的PI型轉速調節(jié)器(1) 確定時間常數：有則，已知轉速環(huán)濾波時間常數=0.01s，故轉速環(huán)小時間常數。(2) 選擇轉速調節(jié)器結構：按設計要求，選用PI調節(jié)器 轉速調節(jié)器的比例系數轉速調節(jié)器的超前時間常數(3) 計算轉速調

33、節(jié)器參數：按跟隨和抗干擾性能較好原則，取h=5,則ASR的超前時間常數為：，轉速環(huán)開環(huán)增益電流反饋系數：轉速(zhun s)反饋系數：ASR的比例(bl)系數為：(4) 檢驗近似(jn s)條件轉速環(huán)截止頻率為電流環(huán)傳遞函數簡化條件為，滿足條件。轉速環(huán)小時間常數近似處理條件為：，滿足近似條件。4 直流調速系統(tǒng)的MATLAB/SIMULINK仿真4.1 MATLAB仿真(fn zhn)軟件介紹SIMULINK是MATLAB中的一種可視化仿真工具(gngj)， 是一種基于MATLAB的框圖設計環(huán)境，是實現 HYPERLINK /view/3821780.htm 動態(tài)(dngti)系統(tǒng)建模、仿真和分

34、析的一個 HYPERLINK /view/600107.htm 軟件包，被廣泛應用于 HYPERLINK /view/375180.htm 線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、 HYPERLINK /view/181947.htm 數字控制及 HYPERLINK /view/162096.htm 數字信號處理的建模和仿真中。SIMULINK可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建 HYPERLINK /view/3821780.htm 動態(tài)系統(tǒng)模型，SIMULINK提供了一個建立模型方塊圖的圖形 HYPERLINK

35、/view/1309799.htm 用戶接口(GUI) ，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結果。在MATLAB5.2以上的版本中，新增了一個電力系統(tǒng)（SimPower System）工具箱，用戶只要從工具箱的元件庫中復制所需的電氣元器件，按電氣系統(tǒng)的結構進行連接，系統(tǒng)的建模過程接近于實物的搭建模型，仿真結果可信度高。該系統(tǒng)就采用此工具進行模型的搭建與仿真。首先進行模型的參數設置，然后對系統(tǒng)進行仿真實驗，觀察各環(huán)節(jié)的仿真結果，檢測是否滿足要求。4.2 系統(tǒng)的建模及參數計算(1)建立系統(tǒng)模型1)開環(huán)系統(tǒng)模型開環(huán)直流調速系

36、統(tǒng)由給定信號、脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機等部分組成。根據開環(huán)系統(tǒng)的原理圖搭建開環(huán)系統(tǒng)模型，如圖5-1所示。圖5-1開環(huán)直流調速系統(tǒng)(xtng)模型2)單閉環(huán)系統(tǒng)(xtng)模型單閉環(huán)系統(tǒng)由給定信號、ASR、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機、速度反饋環(huán)節(jié)(hunji)等部分組成，單閉環(huán)仿真模型如圖5-2所示。圖5-2 單閉環(huán)直流調速系統(tǒng)模型3)雙閉環(huán)系統(tǒng)模型雙閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)和單閉環(huán)系統(tǒng)具有相同的主電路，控制電路中有ASR、ACR兩個調節(jié)器，雙閉環(huán)仿真模型如圖5-3所示。圖5-3 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)(xtng)模型 (2)計算(j sun)系統(tǒng)(xtng)參數根據直流電動機的參數，計算電動機仿真模型的參數：電樞電感=mH電動勢轉速比 互感系數額定轉速額定電磁轉矩2)平波電抗器參數設置由公式（3-15）知，串入的平波電抗器的電感為7.69mH.3)范圍設置在開環(huán)模型(mxng)中，電動機額定負載時，調節(jié)，使電動機兩端(lin dun)的電壓達到額定壓，使電動機正常工作。測得的范圍(fnwi)為165,220。4) ASR、ACR參數設置已知、的值，經過調試得：轉速環(huán)PI調節(jié)器：，限幅值20.5,-20.5電流環(huán)PI調節(jié)器：，限幅值140,-2104.3 系統(tǒng)仿真及結果分析(1) 系統(tǒng)仿真結果模型參數設置完成后，在額定負載時，分別對開環(huán)、單閉