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1、课程名称学 院专 业学 号学生上洛夬学本科生课程论文运动控制系统机自学院电气工程及其自动化1212XXXX翟自协指导教师影分 数题目 双闭环直流调速系统仿真对例题3.8设计的双闭环系统进行设计和仿真分析，仿真时间10s具体要求如下：在一个由三相零式晶闸管供电的转速、电流双闭环调速系统中，已知电动机的额定数据为：Pw=60kW, n =220V，* =308 A ,n=1000 r/min ,电动势系数 =0.196 V min/r，主回路总电阻 R=0.18Q，变换器的放大倍数 勺=35。电磁时间常数 =0.012s,机 电时间常数丁隕=0.12s,电流反馈滤波时间常数 T=0.0025s,转
2、速反 馈滤波时间常数 加=0.015s。额定转速时的给定电压(几)N=10V ,U n调节器ASR, ACR饱和输出电压匕啊=8V，叫协=7.98V。系统的静、动态指标为：稳态无静差，调速围 D=10,电流超调量 5%，空载起动到额定转速时的转速超调量忽略反电势的影响的近似条件:T = 3x-0.12x 0.0121= 79.06 s 7 3 Iyi 30.00583纲b）转速环小时间常数近似:丄也二雪= 25.2S“% 珂九 3,-0.015“可见满足近似等效条件。转速超调量的校验（空载Z=0）TnN Xn308 x 0.180.02666= 2X8L2%X 1 1X 0.196 x 100
3、0 XiT-=1L23% 10%因此需要重新设转速超调量的校验结果表明，上述设计不符合要求 计。查表，应取小一些的h，选h=3进行设计 按h=3，速度调节器参数确定如下:h+ 12h2T丿；n = hT = 0,07998 5=312.656 s-22 x 9 x 0.02666，4 x 0,0236x 0,196 x 0.122haRT=7.72 X 3 X 0.01 X O+1H X 0.02666校验等效条件: 3珮=g叭=KNTn = 312.656 x 607998 = 25广】a）电流环近似条件:8576 = 4643s 1 打 E 3|0OO5EJ3纲b）转速环小时间常数近似:1
4、 857630.015=25,2s-1 acn可见满足近似等效条件。转速超调量的校验:= 2* |T “ 严N 5?308 x 0.180.02666= 2X72t2%xL1Xoj96xioooX-_=9.97% 10%转速超调量的校验结果表明，上述设计符合要求(3)matlab台下搭仿真模guog bigisUUOLL&客 6mloL 十雷OC36JO-lm 畀 lu_ ?rnu yTSLJEJILXV.t3QQ.O在仿真平建系统型：限幅时的仿真波形：a）转速：BS Scop*-ox工筋段7 4叮恳馬曰P弋Tim Ciliw Db）电流:c）转速调节器输出: Sccpe 口封弋| 0 *召莓
5、西凹H %rinwfiUfrn 0d）转速调节器积分部分输出:FJ Scopel訓區磅氐|日旨5X$BC 1111 11:1:07V:!：:r: .* *1:.A.i:11 iT1I?3A、B?15910Tnw DtfeK Q不限幅时的仿真波形:a）转速:b）电流:何 tin*： ac）转速调节器输出:d）转速调节器积分部分输出:n Scopel- X吕虫住g I d备岳I耳 #由上图可知，空载启动时转速的波形在限幅和不限幅上的区别还是很大的。空载起动时转速波形的区别： 当转速调节器的积分部分不限幅时： 振荡次数较于限幅时更多，超 调比较大，起动时间更长，调节时间更加长。 当转速调节器的积分部
6、分限幅时： 振荡次数少于不限幅时，超调较 小，起动时间较短，调节时间较短。引起区别的原因：当ASR转速调节器积分部分不限幅时，速度调节器达到限幅值时，转速还未达到额定转速 ，偏差均大于零，积分部分的输出一直 在增大，这就导致使积分部分输出的值变得很大。 当转速达到额定转 速时，积分调节器的输出不能立即变小，而是需要经过一段时间使积 分调节器的输出恢复到开始限幅瞬间的数值。在这段时间调节器暂时 失去调节功能，导致 ASR在很长时间都是限幅输出，电机转速一直 在增加，所以ASR积分部分不限幅时，转速超调较大，起动时间较 长，调节时间较长。(4) 40%额定负载起动到最低转速时:因为由题目要求带40
7、%额定负载，所以= z/jy = 0.4 x 308 = 123,2/1crn% = 2 x 72,2% x (1.1 - 0.4) x635%308 x 0.18 y 0.02666 _0196 x 1000 OA2 仿真结果:1049-1000说=1000= 4-9%与估算结果相近 陆扌 X再啊f E | 口用坯Eh 舌Tue QffK Q(5)根据电机运动方程:GD2dn375d 一 V所以,OF1 _ a伽-_0.196 X 0.12 X 1000=0.385s(1.1 x 308-0) xO.18(6)在5s突加40%额定负载,转速仿真波形：电流仿真波形:转速调节器输出仿真波形: Scope0. XTiffit-BFlTH 0转速调节器积分部分输出仿真波形:m Scopel X打mt n伽疔0分析:突加给定电压后，转速调节器很快进入饱和状态，输出恒定的限 幅电压 叽 使电机在恒流条件下启动，启动电流伽=U加卩，而转速则按线性规律增长。转速调节器一旦饱和，只有当转速上升到 给定电压所对应的给定值斤时，反馈电压才与给定电压平衡，此后 转速偏差电压八变为负值，使ASR退饱和。ASR开始退饱和时， 由于电动机电流币仍大于负载电流5
