雙閉環直流調速系統的建模與仿真實驗研究
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- 雙閉環直流調速系統的建模與仿真實驗研究。采用MATLAB軟件中的控制工具箱對直流電動機雙閉環調速系統進行計算機輔助設計，并用SIMULINK進行動態數字仿真,同時查看仿真波形,以此驗證設計的調速系統是否可行。本文從直流電動機的工作原理入手，建立了雙閉環直流調速系統的數學模型，并詳細分析了系統的原理及其靜態和動態性能。一、引言
由《電力拖動自動控制系統》一書里所知，對電機進行調速有三個方案：1.改變回路電阻。2.改變電樞電壓。3.改變繞組磁通量。其中以通過改變電樞電壓來進行電機調速較為普遍，因為該調速方法可以實現大范圍平滑調速，是目前直流調速系統采用的主要調速方案。但電機的開環運行性能遠遠不能滿足要求。按反饋控制原理組成轉速閉環系統是減小或消除靜態轉速降落的有效途徑。轉速反饋閉環是調速系統的基本反饋形式。可要實現高精度和高動態性能的控制，不盡要控制速度，同時還要控制速度的變化率也就是加速度。由電動機的運動方程可知加速度與電動機的轉矩成正比關系，而轉矩又與電動機的電流成正比。因而同時對速度和電流進行控制，稱為實現高動態性能電機控制系統所必須完成的工作。因而也就有了轉速、電流雙閉環的控制結構。
二、系統的工作原理
2.1雙閉環直流調速系統的介紹
雙閉環調速系統的工作過程和原理：電動機在啟動階段，電動機的實際轉速(電壓)低于給定值,速度調節器的輸入端存在一個偏差信號，經放大后輸出的電壓保持為限幅值,速度調節器工作在開環狀態,速度調節器的輸出電壓作為電流給定值送入電流調節器, 此時則以最大電流給定值使電流調節器輸出移相信號,直流電壓迅速上升,電流也隨即增大直到等于最大給定值, 電動機以最大電流恒流加速啟動。電動機的最大電流(堵轉電流)可以通過整定速度調節器的輸出限幅值來改變。在電動機轉速上升到給定轉速后, 速度調節器輸入端的偏差信號減小到近于零,速度調節器和電流調節器退出飽和狀態,閉環調節開始起作用。對負載引起的轉速波動,速度調節器輸入端產生的偏差信號將隨時通過速度調節器、電流調節器來修正觸發器的移相電壓,使整流橋輸出的直流電壓相應變化,從而校正和補償電動機的轉速偏差。另外電流調節器的小時間常數, 還能夠對因電網波動引起的電動機電樞電流的變化進行快速調節,可以在電動機轉速還未來得及發生改變時,迅速使電流恢復到原來值,從而使速度更好地穩定于某一轉速下運行。
2.2雙閉環直流調速系統的組成
為了實現轉速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統中設置兩個調節器，分別調節轉速和電流，即分別引入轉速負反饋和電流負反饋。兩者之間實行嵌套連接，如圖1—1所示。把轉速調節器的輸出當作電流調節器的輸入，再用電流調節器的輸出去控制電力電子變換器UPE。從閉環結構上看，電流環在里面，稱作內環；轉速環在外邊，稱作外環。這就形成了轉速、電流雙閉環調速系統。...
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