双闭环直流调速系统的设计与仿真1、实验目的1?熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本原理。2?掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。3?掌握调节器的工程设计及仿真方法。2、实验内容1?调节器的工程设计2?仿真模型建立3?系统仿真分析3、实验要求用电机参数建立相应仿真模型进行仿真4、双闭环直流调速系统组成及工作原理晶闸管直流调速系统由三相调压器，晶闸管整流调速装置，平波电抗器，电动机一发电机组等组成。本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制回路可直接由给定电压Uct作为触发器的移相控制电压，改变Uct的大小即可改变控制角，从而获得可调的直流电压和转速，以满足实验要求。为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈，二者之间实行嵌套联接，如图4.1o把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流的输出去控制电力电子变换器UPE。在结构上，电流环作为内环，转速环作为外环，形成了转速、电流双闭环调速系统。为了获得图4.1转速、电流双闭环调速系统5、电机参数及设计要求5.1电机参数直流电动机：220V,136A,1460r/min,=0.192V?min/r,允许过载倍数'=1.5，晶闸管装置放大系数：.=40电枢回路总电阻：R=0.5-'-时间常数：=0.00167s,,=0.075s电流反馈系数：=0.05V/A欢迎下载2转速反馈系数：：=0.007V?min/r5.2设计要求要求电流超调量5%,转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调量工...:选10%。6调节器的工程设计6.1电流调节器ACR勺设计（1）确定电流环时间常数1）装置滞后时间常数，=0.0017s;2）电流滤波时间常数=0.002s；3）电流环小时间常数之和％萨+=0.0037s;（2）选择电流调节结构根据设计要求.5%,并且保证稳态电流无差，电流环的控制对象是双惯性型的，且埼爾？ii=0.03/0.0037=8.11<10，故校正成典型I型系统，显然应采用PI型的电流调节器，其传递函数可以写成式中.—电流调节器的比例系数；忌一电流调节器的超前时间常数。（3）计算电流调节器参数电流调节器超前时间常数：=；*：=0.03s。电流环开环增益：要求陌空5%时，取一.一_=0.5，因此0.SL+阳=亍弱13S.1S-1于是，ACR勺比例系数为（4）校验近似条件电流环截止频率、.-=野能135.1L-1）校验晶闸管装置传递函数的近似条件是否满足：因为足近似条件；2）校验忽略反电动势对电流环影响的近似条件是否满足:所以满足近似条件；3）校验小时间常数近似处理是否满足条件：近似条件。按照上述参数，电流环满足动态设计指标要求和近似条件。同理，当KT=0.25时，可得隔=0.5067-=16.89;当KT=1.0时，可得為=2.027=67.5676.2转速调节器ASR勺设计（1）确定转速环时间常数1）电流环等效时间常数为总爲20.0074s；2）电流滤波时间常数⋯根据所用测速发电机纹波情况，取...=0.01s；196.1，所以满?押浪快綁驕和180.8一、一:；，所以满足欢迎下载33）转速环小时间常数一一（2）转速调节器的结构选择由于设计要求转速无静差，转速调节器必须含有积分环节；又根据动态设计要求，应按典型]I型系统设计转速环，转速调节器选用比例积分调节器（PI）,其传递函数为式中.—电流调节器的比例系数；;*]—电流调节器的超前时间常数。（3）选择转速调节器参数按照跟随和抗扰性能都较好的原则取h=5，则转速调节器的超前时间常数为转速开环增益为He396,4s-所以转速调节器的比例系数为（4）校验近似条件转速环截止频率⋯-34.5L-1）校验电流环传递函数简化条件是否满足：由于I.-63.7一一＞.\,所以满足简化条件；2）校验转速环小时间常数近似处理是否满足条件：由于S熾朋細涯农总38?7--＞一；.，所以满足近似条件。3）核算转速超调量当h=5时，」_；..；,.：一”.=81.2%，而」■.：.=「；：■；_=515.2rpm，因此=8.31%＜10%能满足设计要求。7、仿真模型的建立利用MATLAB上的SIMULINK仿真平台，建立仿真模型。如图7.1为电流环的仿真模型，图7.2为加了转速环之后的双闭环控制系统的仿真模型。图7.1电流环的仿真模型(Ji+1)阿血2/iofi7ynn1L.7欢迎下载4图7.2转速环的仿真模型&仿真结果分析当取斑=1.013，-;=33.77时，电流环阶跃响应快，超调量小。图8....
