直流pwm調速系統(tǒng)的建模與仿真

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1、直流W調速系統(tǒng)的建模與仿真第一章摘要弟一早主電路的設計2.1設計任務要求2.2電路設計及分析2.2.1電流調節(jié)器2.2.2轉速調節(jié)器2.3系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析2.4電流調節(jié)器的設計2.4.1電流環(huán)的簡化2.4.2電流調節(jié)器的設計2.4.3電流調節(jié)器的實現(xiàn)2.5轉速調節(jié)器的設計第三章2.5.1電流環(huán)等效傳遞函數(shù)2.5.2轉速調節(jié)器的結構選擇2.5.3轉速調節(jié)器的實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)設計3.1電流調節(jié)器參數(shù)計算3.2轉速環(huán)參數(shù)計算第四章PWM控制器的建模第五章系統(tǒng)仿真第一章摘要雙閉環(huán)（電流環(huán)、轉速環(huán)）調速系統(tǒng)是一種當前應用廣泛的電力

2、傳動系統(tǒng)。它具有動態(tài)響應快、抗干擾能力強等優(yōu)點。反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，它對于被反饋環(huán)的前向通道上的一切擾動作用都能有效的加以抑制。采用轉速負反饋和PI調節(jié)器的單閉環(huán)的調速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉速無差。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，只有電流截止負反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的。但它只是在超過臨界電流值以后，強烈的負反饋作用限制電流的沖擊，并不能很理想的控制電流的動態(tài)波形。關鍵字：PWM脈寬直流調速matlab仿真第二章主電路的設計2.1設計任務要求(1)穩(wěn)態(tài)指標:轉速無靜差；(2)動態(tài)指標:電流超調量o

3、W5%,空載起動到額定轉速的轉速超調量?？诙?0%。2.2電路設計及分析根據(jù)設計任務可知，可選擇PI控制的轉速、電流雙閉環(huán)亡流調速系統(tǒng)，以完全達到系統(tǒng)需要，使得系統(tǒng)在穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)無靜差調速，轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)框圖如圖1-1所示。圖1-1轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)系統(tǒng)框圖設計思路；通過PWM脈寬調制的方法，把恒定的直流電源電壓調制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以得到可變的平均輸出電壓，帶動電動機旋轉，產主轉速n,通過測速發(fā)電機將轉速以電壓的形式反饋到轉速環(huán)，(典型II系統(tǒng)設計)，通過電流互感

4、器將電力電子變換裝置的電流Id以電壓的形式反饋到電流環(huán)，(用典型II系統(tǒng)設計），該方案中主要的環(huán)節(jié)是PWM脈寬調制的動態(tài)模型的建立。2.2.1電流調節(jié)器電流調節(jié)器使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調節(jié)器的輸出量）變化。對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾的作用。在轉速動態(tài)過程中，保證獲得電機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程。由于電流檢測中常常含有交流分量，為使其不影響調節(jié)器的輸入，需加低通濾波。2.2.2轉速調節(jié)器轉速調節(jié)器是調速系統(tǒng)的主導調節(jié)器，它使轉速n很快地跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)時可減小轉速誤差，如果采用PI調節(jié)器,則

5、可實現(xiàn)無靜差。它對負載變化起抗擾作用。其輸出限幅值決定電機允許的最大電流。由于測速發(fā)電機得到的轉速反饋電壓含有換向紋波，因此也需要濾波。圖1-2系統(tǒng)實際動態(tài)原理框圖2.3系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析P調節(jié)器的輸出量總是正比于其輸入量，而PI調節(jié)器則不然，其輸出量在動態(tài)過程中決定于于輸入量的積分，到達穩(wěn)態(tài)時,輸入為零，輸出的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。根據(jù)各調節(jié)器的給定與反饋值計算有關的反饋系數(shù)轉速反饋系數(shù)數(shù)"仏(1-1)"max電流反饋系數(shù)數(shù)(1—2)【dm2.4電流調節(jié)器的設計2.4.1電流環(huán)的簡化在圖1

6、-2虛線框內的電流環(huán)中，反電動勢與電流反饋的作用相互交叉，這將給設計工作帶來麻煩。實際中，對電流環(huán)來說，反電動勢是一個變化比較慢的擾動，在電流的瞬變過程中，可以認為反電動勢基本不變，即4E錯誤!未找到引用源。0?其中忽略反電動勢對電流環(huán)的近似條件是錯誤!未找到引用源。(1—3)式中Qi——電流環(huán)開環(huán)頻率特性的截止頻率。如果把給定濾波和反饋濾波兩個環(huán)節(jié)都等效地移到環(huán)內，同時把給定信號改為〃：($)/B錯誤!未找到引用源。，則電流環(huán)便等效成單位負反饋系統(tǒng)，如圖1—3b所示，從這里可以看出兩個濾波時間常數(shù)取值相同的方便

7、之處。最后，由于耳和7；—般都比錯誤味找到引用源。7；小得多,可以當作小慣性群而近似看作是一個慣性環(huán)節(jié)，其時間常數(shù)為錯誤!未找到引用源。"￡+乙(1—4)則電流環(huán)結構框圖最終簡化成圖l-3c所示。簡化的近似條件為錯誤!未找到引用源。(1—5)圖1—3電流環(huán)的動態(tài)結構框圖及其簡化(a)忽略反電動勢的動態(tài)影響(b)等效成單位負反饋(c)小慣性環(huán)節(jié)近似處理2.4.2電流調節(jié)器的設計從穩(wěn)態(tài)要求上看，希望電流無靜差，以得到理想的堵轉特性,由圖1—3c可以看出，采用I型系統(tǒng)就夠了。圖1—3c表明，電流環(huán)的控制對象是雙慣性型的

8、，要校正成典型I型系統(tǒng)，顯然應采用PI型的電流調節(jié)器，其傳遞函數(shù)可以寫成%(s)="s+l)(1—6)式中K,一一電流調節(jié)器的比例系數(shù)；耳一一電流調節(jié)器的超前時間常數(shù)為了讓調節(jié)器零點與控制對象的大時間常數(shù)極點對消，選擇錯誤!未找到引用源。、=!](1—7)則電流環(huán)的動態(tài)結構框圖便成為圖1—4所示的典型形式，其中錯誤!未找到引用源。K嚴宅■(1—8)圖1-4校正成典型I型系