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1、帶電流截止負(fù)反饋轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真2015年4月目錄一、設(shè)計參數(shù)··························1二、設(shè)計背景··························12.1問題的提出·······················12.2解決辦法························1三、帶電流截止負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)··············23.1總原理圖························23.2電流截止反饋環(huán)節(jié)····················23.3帶電流截止負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性····3四、
2、參數(shù)設(shè)計··························54.1基本參數(shù)的計算·····················54.2判別系統(tǒng)穩(wěn)定性·····················64.3PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計·····················74.4取樣電阻的選擇·····················10五、Matlab建模與仿真·····················105.1帶PI調(diào)節(jié)器的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)·············105.2加入電流截止負(fù)反饋···················11六、波形分析及結(jié)論······················
3、·166.1沒有電流截止負(fù)反饋···················166.2加上電流截止負(fù)反饋···················166.3結(jié)論··························16帶電流截止負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真一、設(shè)計參數(shù)電動機(jī)：額定數(shù)據(jù)為，，，，電樞電阻，；晶閘管觸發(fā)整流裝置：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，二次線電壓電壓放大系數(shù)；V-M系統(tǒng)電樞回路總電阻2.8Ω；要求：生產(chǎn)機(jī)械要求調(diào)速范圍，靜差率，，,二、設(shè)計背景2.1問題的提出眾所周知，直流電動機(jī)全電壓起動時，如果沒有限流措施，會產(chǎn)生很大的沖擊電流，這不僅對電機(jī)
4、換向不利，對過載能力低的電力電子器件來說，更是不能允許的。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突然加上給定電壓時，由于慣性，轉(zhuǎn)速不可能立即建立起來，反饋電壓仍為零，相當(dāng)于偏差電壓，差不多是其穩(wěn)態(tài)工作值的1+K倍。這時，由于放大器和變換器的慣性都很小，電樞電壓一下子就達(dá)到它的最高值，對電動機(jī)來說，相當(dāng)于全壓起動，當(dāng)然是不允許的。另外，有些生產(chǎn)機(jī)械的電動機(jī)可能會遇到堵轉(zhuǎn)的情況。例如，由于故障，機(jī)械軸被卡住，或挖土機(jī)運(yùn)行時碰到堅(jiān)硬的石塊等等。由于閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性很硬，若無限流環(huán)節(jié)，硬干下去，電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過允許值。如果只依靠過流繼電器或熔斷器保護(hù)，一過載就跳閘，也會給正常工作帶來不便。2.2解決辦
5、法為了解決反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的起動和堵轉(zhuǎn)時電流過大的問題，系統(tǒng)中必須有自動限制電樞電流的環(huán)節(jié)。根據(jù)反饋控制原理，要維持哪一個物理量基本不變，就應(yīng)該引入那個物理量的負(fù)反饋。那么，引入電流負(fù)反饋，應(yīng)該能夠保持電流基本不變，使它不超過允許值。16帶電流截止負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真但是，這種作用只應(yīng)在啟動和堵轉(zhuǎn)時存在，再正常運(yùn)行時又得取消，讓電流自由的隨負(fù)載增減。這種當(dāng)電流大到一定程度時才出現(xiàn)的電流負(fù)反饋，叫做電流截止負(fù)反饋虧，簡稱截流反饋。三、帶電流截止負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)3.1總原理圖圖1帶電流截止負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖本系統(tǒng)采用帶電流截止負(fù)反饋的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋主電路結(jié)構(gòu)
6、，其原理圖如圖1所示。圖中的電動機(jī)的電樞回路由晶閘管組成的三相橋式整流電路供電，通過與電動機(jī)同軸剛性連接的測速發(fā)電機(jī)TG檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，并經(jīng)轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)分壓后取出合適的轉(zhuǎn)速反饋信號，此電壓與轉(zhuǎn)速給定信號經(jīng)速度調(diào)節(jié)器ASR綜合調(diào)節(jié)，ASR的輸出作為移相觸發(fā)器的控制電壓，由此組成轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。改變即可調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。在本系統(tǒng)中ASR采用比例積分調(diào)節(jié)器，屬于無靜差調(diào)速系統(tǒng)。為了防止在起動和運(yùn)行過程中出現(xiàn)過大的電流沖擊，系統(tǒng)引入了電流截止負(fù)反饋以限止電流不超過其允許的最大值。3.2電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)直流調(diào)速系統(tǒng)中的電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)如圖2所示，電流反饋信號取自串入電動機(jī)
7、電樞回路中的小阻值電阻，正比于電流。設(shè)為臨界的截止電流，當(dāng)電流大于時將電流負(fù)反饋信號加到放大器的輸入端，當(dāng)電流小于時將電流反饋切斷。16帶電流截止負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真為了實(shí)現(xiàn)這一作用，須引入比較電壓。圖3中利用獨(dú)立的直流電源作比較電壓，其大小可用電位器調(diào)節(jié)，相當(dāng)于調(diào)節(jié)截止電流。在與之間串接一個二極管ＶＤ，當(dāng)時，二極管導(dǎo)通，電流負(fù)反饋信號Ｕｉ即可加到放大器上去；當(dāng)時，二極管截止，即消失。顯然，在這一線路中，截止電流。圖2利用獨(dú)立直流電源作比較電壓圖3利用
