-.z..本科生課程論文課程名稱(chēng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)學(xué)院機(jī)自學(xué)院專(zhuān)業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化**1212****學(xué)生**翟自協(xié)指導(dǎo)教師楊影分?jǐn)?shù)-.z題目：雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真對(duì)例題3.8設(shè)計(jì)的雙閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)展設(shè)計(jì)和仿真分析，仿真時(shí)間10s。具體要求如下：在一個(gè)由三相零式晶閘管供電的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：PN=60kW，UN=220V，IN=308A，nN=1000r/min，電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ce=0.196V·min/r，主回路總電阻R=0.18Ω，變換器的放大倍數(shù)Ks=35。電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.012s，機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.12s，電流反響濾波時(shí)間常數(shù)Toi=0.0025s，轉(zhuǎn)速反響濾波時(shí)間常數(shù)Ton=0.015s。額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓(U系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)指標(biāo)為：穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，調(diào)速*圍D=10，電流超調(diào)量≤5%，空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量≤10%。試求：〔1〕確定電流反響系數(shù)β(假設(shè)起動(dòng)電流限制在以?xún)?nèi))和轉(zhuǎn)速反響系數(shù)α?！?〕試設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器ACR.和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR。〔3〕在matlab/simulink仿真平臺(tái)下搭建系統(tǒng)仿真模型。給出空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分局部不限幅與限幅時(shí)的仿真波形〔包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分局部輸出〕，指出空載起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速波形的區(qū)別，并分析原因。〔4〕計(jì)算電動(dòng)機(jī)帶40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn。并與仿真結(jié)果進(jìn)展比照分析?！?〕估算空載起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速的時(shí)間，并與仿真結(jié)果進(jìn)展比照分析?！?〕在5s突加40%額定負(fù)載，給出轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器限幅后的仿真波形〔包括轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分局部輸出〕，并對(duì)波形變化加以分析。解：〔1〕β〔2〕①電流調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)確定時(shí)間常數(shù)：a)Tb)Tc)T電流調(diào)節(jié)器構(gòu)造確定：因?yàn)棣襥≤5%，可按典型IW電流調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：τi選KITiK校驗(yàn)等效條件：ω電力電子裝置傳遞函數(shù)的近似條件：1忽略反電勢(shì)的影響的近似條件：3電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)的近似條件：1可見(jiàn)滿(mǎn)足近似等效條件。②速度調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)確定時(shí)間常數(shù)：a〕電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)1KI則1b〕Tc〕T速度調(diào)節(jié)器構(gòu)造確定：按照無(wú)靜差的要求，應(yīng)選用PI調(diào)節(jié)器，W速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定：τn=KK校驗(yàn)等效條件：ωa〕電流環(huán)近似條件：1b〕轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似：1可見(jiàn)滿(mǎn)足近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)〔空載Z=0〕σ=2=11.23%>10%轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，上述設(shè)計(jì)不符合要求。因此需要重新設(shè)計(jì)。查表，應(yīng)取小一些的h，選h=3進(jìn)展設(shè)計(jì)。按h=3，速度調(diào)節(jié)器參數(shù)確定如下：τKK校驗(yàn)等效條件：ωa〕電流環(huán)近似條件：1b〕轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似：1可見(jiàn)滿(mǎn)足近似等效條件。轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)：σ=2=9.97%轉(zhuǎn)速超調(diào)量的校驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，上述設(shè)計(jì)符合要求?！?〕在matlab仿真平臺(tái)下搭建系統(tǒng)仿真模型：①限幅時(shí)的仿真波形：a)轉(zhuǎn)速：b)電流：c)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出：d)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分局部輸出：②不限幅時(shí)的仿真波形：a)轉(zhuǎn)速：b)電流：c)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出：d)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分局部輸出：由上圖可知，空載啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速的波形在限幅和不限幅上的區(qū)別還是很大的?？蛰d起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速波形的區(qū)別：①當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的積分局部不限幅時(shí)：振蕩次數(shù)較于限幅時(shí)更多，超調(diào)比較大，起動(dòng)時(shí)間更長(zhǎng)，調(diào)節(jié)時(shí)間更加長(zhǎng)。②當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的積分局部限幅時(shí)：振蕩次數(shù)少于不限幅時(shí)，超調(diào)較小，起動(dòng)時(shí)間較短，調(diào)節(jié)時(shí)間較短。引起區(qū)別的原因：當(dāng)ASR轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分局部不限幅時(shí)，速度調(diào)節(jié)器到達(dá)限幅值時(shí)，轉(zhuǎn)速還未到達(dá)額定轉(zhuǎn)速，偏差均大于零，積分局部的輸出一直在增大，這就導(dǎo)致使積分局部輸出的值變得很大。當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，積分調(diào)節(jié)器的輸出不能立即變小，而是需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使積分調(diào)節(jié)器的輸出恢復(fù)到開(kāi)場(chǎng)限幅瞬間的數(shù)值。在這段時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)器暫時(shí)失去調(diào)節(jié)功能，導(dǎo)致ASR在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都是限幅輸出，電機(jī)轉(zhuǎn)速一直在增加，所以ASR積分局部不限幅時(shí)，轉(zhuǎn)速超調(diào)較大，起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，調(diào)節(jié)時(shí)間較長(zhǎng)?！?〕40%額定負(fù)載起動(dòng)到最低轉(zhuǎn)速時(shí)：因?yàn)橛深}目要求帶40%額定負(fù)載，所以Iσ仿真結(jié)果：σ與估算結(jié)果相近?！?〕根據(jù)電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程：Gdn所以，t〔6〕在5s突加40%額定負(fù)載，轉(zhuǎn)速仿真波形：電流仿真波形：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出仿真波形：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器積分局部輸出仿真波形：分析：突加給定電壓后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器很快進(jìn)入飽和狀態(tài)，輸出恒定的限幅電壓Uim*，使電機(jī)在恒流條件下啟動(dòng)，啟動(dòng)電流Id≈Idm=Uim*β，而轉(zhuǎn)速則按線性規(guī)律增長(zhǎng)。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器一旦飽和，只有當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定電壓所對(duì)應(yīng)的給定值n*時(shí)，反響電壓才與給定電壓平衡，此后轉(zhuǎn)速偏差電壓?Un變?yōu)樨?fù)值，使ASR退飽和。ASR開(kāi)場(chǎng)退飽和時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)電流Id仍大于負(fù)載電流IdL心得體會(huì)：由于之前課程對(duì)matlab的熟悉使得這次仿真工程在matlab使用局部順利很多。重點(diǎn)也是難點(diǎn)的是對(duì)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的理解，充分理解轉(zhuǎn)速環(huán)和直流環(huán)，還要學(xué)會(huì)各種參數(shù)的比較和計(jì)