雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其基本原理。2．掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)及反饋環(huán)節(jié)測定方法。3．掌握調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)及仿真方法。2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)2．仿真模型建立3．系統(tǒng)仿真分析3、實(shí)驗(yàn)規(guī)定用電機(jī)參數(shù)建立相應(yīng)仿真模型進(jìn)行仿真4、雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)組成及工作原理晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)由三相調(diào)壓器，晶閘管整流調(diào)速裝置，平波電抗器，電動機(jī)—發(fā)電機(jī)組等組成。U本實(shí)驗(yàn)中，整流裝置的主電路為三相橋式電路，控制回路可直接由給定電壓ct作為觸U發(fā)器的移相控制電壓，改變ct的大小即可改變控制角，從而獲得可調(diào)的直流電壓和轉(zhuǎn)速，以滿足實(shí)驗(yàn)規(guī)定。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)立兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，兩者之間實(shí)行嵌套聯(lián)接，如圖4.1。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流的輸出去控制電力電子變換器UPE。在結(jié)構(gòu)上，電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)作為外環(huán)，形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。為了獲得良好的靜、動態(tài)特性，轉(zhuǎn)速和電流兩個調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器。TALIVU+iU*-UcUPU*dMMinACRASRUd++-U--nn圖4.1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)=0.192V?min/r，允許過載倍數(shù)=1.5，晶閘電流反饋系數(shù)：=0.05V/A5.2設(shè)計(jì)規(guī)定規(guī)定電流超調(diào)量5%，轉(zhuǎn)速無靜差，空載起動到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速超調(diào)量1）裝置滯后時(shí)間常數(shù)=0.0017s；2）電流濾波時(shí)間常數(shù)=0.002s；3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和=+=0.0037s；（2）選擇電流調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定5%，并且保證穩(wěn)態(tài)電流無差，電流環(huán)的控制對象是雙慣性型的，且=0.03/0.0037=8.11<10，故校正成典型I型系統(tǒng)，顯然應(yīng)采用PI型的電流調(diào)節(jié)器，其電流環(huán)開環(huán)于是，ACR的比例系數(shù)為（4）校電流環(huán)截止頻率=1）校>，所以滿足近似條件；2）校驗(yàn)忽略反電動勢對電流環(huán)影響的近似條件是否滿足：40.82<，所以滿足近似條件；3)校驗(yàn)小時(shí)間常數(shù)同理，當(dāng)KT=0.25時(shí)，可得=0.5067=16.89;（1）擬定轉(zhuǎn)速環(huán)時(shí)間常數(shù)1）電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)為=0.0074s；由于設(shè)計(jì)規(guī)定轉(zhuǎn)速無靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須具有積分環(huán)節(jié)；又根據(jù)動態(tài)設(shè)計(jì)規(guī)定，應(yīng)按h=5，則轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)為，（4）校驗(yàn)近似條件34.5足簡化條件；2）校驗(yàn)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似解決是否滿足條件：由于>，所以滿足近似條件。=515.2rpm，因此能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。運(yùn)用MATLAB上的SIMULINK仿真平臺，建立仿真模型。如圖7.1為電流環(huán)的仿真模_圖7.2轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真模型當(dāng)取=1.013，=33.77時(shí)，電流環(huán)階躍響應(yīng)快，超調(diào)量小。圖8.1電流環(huán)仿真結(jié)果當(dāng)=0.5067，=16.89時(shí)，電流環(huán)階躍響應(yīng)無超調(diào)，但上升時(shí)間長。圖8.2無超調(diào)的仿真結(jié)果當(dāng)=2.027，=67.567時(shí)，電流環(huán)階躍響應(yīng)超調(diào)大，但上升時(shí)間短。當(dāng)=11.7，=134.48時(shí)，圖7.2中“step1”中“steptime”值為0，“finalvalue”值為10，代表空載狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)起動速度快，退飽和超調(diào)量較大。圖8.4轉(zhuǎn)速環(huán)空載高速起動波形圖當(dāng)=11.7，=134.48時(shí)，圖7.2中“step1”中“steptime”值為0，“finalvalue”值為136，代表滿載狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)起動時(shí)間延長，退飽和超調(diào)量減小。圖8.5轉(zhuǎn)速環(huán)滿載高速起動波形圖當(dāng)=11.7，=134.48時(shí)，圖7.2中“step1”中“steptime”值為1，“finalvalue”值為通過以上仿真分析，與抱負(fù)的電動機(jī)起動特性相比，仿真的結(jié)果與理論設(shè)計(jì)具有差距。為什么會出現(xiàn)上述情況，從理論的設(shè)計(jì)過程中不難看出，由于在“典型系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)法”時(shí)，將一些非線性環(huán)節(jié)簡化為線性環(huán)節(jié)來解決，如滯后環(huán)節(jié)近似為一階慣性，調(diào)節(jié)器的限幅輸出特性近似為線性環(huán)節(jié)等。通過大量仿真調(diào)試，改變電流和轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)器的參數(shù)，兼顧電流、轉(zhuǎn)速超調(diào)量和起動時(shí)間性能指標(biāo)。9、心得體會運(yùn)用MATLAB上的SIMULINK仿真平臺對直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行理論設(shè)計(jì)與調(diào)試，使得系統(tǒng)的性能分析過程簡樸且直觀。通過對系統(tǒng)進(jìn)行