帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計和仿真

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1、專業(yè)課程實踐訓(xùn)練報告本次實踐訓(xùn)練的要求是“帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真”。(一)設(shè)計參數(shù)1)電動機：額定數(shù)據(jù)為10kv，220v,52A，1460r/min，電樞電阻RS=0.5Ω,飛輪力矩GD2=10N.m2。2)晶閘管裝置：三相橋式可控整流電路，整流變壓器Y/Y聯(lián)結(jié)，二次線電壓E2t=230v,觸發(fā)整流環(huán)節(jié)的放大系數(shù)Ks=40。3)V-M系統(tǒng)主電路總電阻R=1Ω。4)測速發(fā)電機：永磁式，ZYS231/110型；額定數(shù)據(jù)為23.1w，110v，0.18A，1800r/min。5)系統(tǒng)靜動態(tài)指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)無靜差，調(diào)速指標(biāo)D=10，s≤56)電流截止負反饋環(huán)節(jié)：要求加入合適的電

2、流截止負反饋環(huán)節(jié)，使電動機的最大電流限制（1.5-2）IN。(二)設(shè)計要求1)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。2)在給定和擾動信號作用下，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)無靜差。(三)設(shè)計任務(wù)1)根據(jù)題目要求，分析論證確定系統(tǒng)的組成，畫出系統(tǒng)組成的原理框圖；2)對轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進行穩(wěn)態(tài)分析及參數(shù)設(shè)計計算；3)繪制原系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖;4)動態(tài)穩(wěn)定性判斷，校正，選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器并進行設(shè)計；5)繪制校正后系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖；6)應(yīng)用MATLAB軟件對轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進行仿真，驗證所設(shè)計的調(diào)節(jié)器是否符合設(shè)計要求；7)加入電流截止負反饋環(huán)節(jié)；8)應(yīng)用MATLAB軟件對帶電流截至負反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)進行仿真，完善系統(tǒng)。(四)原

3、理1)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)組成原理與電動機同軸安裝一個測速發(fā)電機，從而產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比的負反饋電壓Un，與給定電壓Un*相比較后，得到轉(zhuǎn)速偏差電壓，經(jīng)過放大器A,產(chǎn)生電力電子變換器UPE所需的控制電壓Uc，用以控制電動機的轉(zhuǎn)速。PI調(diào)節(jié)器作用是使系統(tǒng)無靜差電流截止負反饋的作用是在電動機發(fā)生超載或堵轉(zhuǎn)的時候電流截止負反饋和給定信號相比較抵消。使電動機處于停止運行狀態(tài)，以保護電機。(五)閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計算1）額定負載時的穩(wěn)態(tài)速降應(yīng)為:7.68r/min2）閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)有的開環(huán)放大系數(shù)：計算電動機的電動勢系數(shù)：0.1329V.min/r閉環(huán)系統(tǒng)額定速降為：391.27r/min閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系

4、數(shù)為：49.93）計算轉(zhuǎn)速負反饋環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù)測速發(fā)電機的電動勢：0.0611V.min/r轉(zhuǎn)速反饋電壓：16.05V（α=α2Cetgα2取0.18）Uc=α2Catg*1460rmin=0.18*0.0611*1460=16.05V轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為：0.010998V.min/rUc=α2Catg=0.18*0.0611=0.010998V.min/r4)計算運算放大器的放大系數(shù)和參數(shù)運算放大器放大系數(shù)Kp為:12.27Kp=KαKsCs≥12.27運算放大器型號：R0=40KΩ，R1=490.8KΩ5)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性計算：電樞回路的總電感為17.70mHL=0.693*132.85

5、2*10%=17.70mH系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的時間常數(shù)：電磁時間常數(shù)Tl:0.018STi=LR=0.0176981=0.018s機電時間常數(shù)Tm:0.158S晶閘管裝置的滯后時間常數(shù)Ts:0.00167S計算出開環(huán)放大系數(shù)應(yīng)滿足的穩(wěn)定條件為K≤103.48，又因為K=40.6，所以系統(tǒng)穩(wěn)定。6)PI調(diào)節(jié)器設(shè)計原始系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)原始閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)參數(shù)計算Wc2=119.82s-1L1=31.5dBKpi=0.3265τ=0.4227PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為Wpi(s)=(0.13799s+1)／0.42s(六)仿真1）單閉環(huán)直流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖觀看示波器的波形2)加入PI調(diào)節(jié)器后仿真，經(jīng)調(diào)整系

6、數(shù)后仿真波形3）加入電流截止負反饋后仿真波形4）加入負載后(七)總結(jié)