電氣工程課程設(shè)計(jì)-單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　2012年 7 月 18日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　課程 電氣工程課程設(shè)計(jì) </p><p>　　題目

2、 單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 姓名 學(xué)號(hào) </p><p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要介紹了單閉環(huán)不可逆

3、直流調(diào)速系統(tǒng)的方案比較及其確定，主電路設(shè)計(jì)控制電路等。該設(shè)計(jì)為單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)參數(shù)：PN=3KW, nN=1500rpm, UN=220V, IN=17.5A, Ra=1.25Ω。主回路總電阻R=2.5Ω，電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.017s, 機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.075s。 三相橋式整流電路，Ks=40。調(diào)速指標(biāo)：D=30，S=10%。設(shè)計(jì)中進(jìn)行主要設(shè)備調(diào)試，關(guān)于主電路設(shè)計(jì)和控制電路設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)部分，對(duì)晶閘管和電機(jī)的調(diào)試是非常

4、重要的部分。</p><p><b>　　參考資料：</b></p><p>　　[1]陳伯時(shí)，《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2000.6</p><p>　　[2]王兆安、黃俊，《電力電子技術(shù)》[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社.2002.3.</p><p>　　[3]羅飛，《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》[M]北京:化學(xué)工

5、業(yè)出版社.2000.6.</p><p>　　[4]方曉鐘，《電力電子技術(shù)與電氣傳動(dòng)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006.1.</p><p>　　[5]楊興瑤《電氣傳動(dòng)及應(yīng)用》[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.3.</p><p>　　完成期限 2012.7.10至2012.7.18 </p><p>　　指導(dǎo)教師

6、 </p><p>　　專業(yè)負(fù)責(zé)人 </p><p>　　2012年 7 月 9 日</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)要求1</b></p><p>　　2 方案

7、的確定.1</p><p>　　2.1方案比較的論證1 </p><p>　　2.2主電路方案的論證比較………………………….........................................................3</p><p>　　2.3 控制電路方案的論證比較……………...............................

8、.........................................4 </p><p>　　3 主電路設(shè)計(jì)...............................………………………………………………………....5</p><p>　　3.1電動(dòng)機(jī)參數(shù)….... ..........…….... .... ....…………………………………………….....

9、...5</p><p>　　3.2調(diào)節(jié)器的輸出限幅值的確定.……………………….……………………….……......6</p><p>　　4 仿真結(jié)果分析.…………………………………………………………………………..8</p><p>　　5 結(jié)論…………………………………………………………………………………….10</p><p>

10、　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………….......11</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　1）制定設(shè)計(jì)方案。</b></p><p>　　2）主電路設(shè)計(jì)及主電路元件選擇。</p><p>　　3）認(rèn)識(shí)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的基本

11、特性。</p><p>　　4）掌握交、直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行特性。</p><p>　　5）繪制電路原理圖。</p><p>　　6）學(xué)會(huì)分析電力拖動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，各種運(yùn)行狀態(tài)及控制特性，掌握它們的基本原理和相應(yīng)計(jì)算方法。</p><p>　　7）運(yùn)行得到仿真結(jié)果并觀察仿真結(jié)果。</p><p

12、><b>　　2 方案的確定</b></p><p>　　2.1 方案比較的論證</p><p>　　2.1.1 總體方案的論證比較</p><p>　　對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法有很多，而其各有它自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。各種調(diào)速方法可大致歸納如下：</p><p>　?。ǎ保┤醮耪{(diào)速 通過(guò)改變勵(lì)磁線圈中的電壓Uf，使磁通

13、量改變（Uf增大，磁通量增大；Uf增小，磁通量增?。?。</p><p>　　特點(diǎn)：保持電源電壓為恒定的額定值，通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁回路的勵(lì)磁電流大小，改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速方法屬于基速以上的恒功率調(diào)速的方法。在電流較小的勵(lì)磁回路內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此控制起來(lái)比較方便，功率損耗小，用于調(diào)節(jié)勵(lì)磁的電阻器功率小，控制方便且容易實(shí)現(xiàn)，而其更重要的是此方法可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，但由于電動(dòng)機(jī)的換向有限以及機(jī)械強(qiáng)度的限制，速度不

14、能調(diào)節(jié)得太高，從而電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍也就受到了限制。</p><p>　?。ǎ玻┐?lián)電阻調(diào)速 即在電樞回路中串入一個(gè)電阻，其阻值的大小根據(jù)實(shí)際需要而定，使電動(dòng)機(jī)特性變軟，</p><p>　　特點(diǎn)：在保持電源電壓和氣隙磁通為額定值，在電樞回路中串入不同阻值的電阻時(shí)，可以得到不同的人為機(jī)械特性曲線，由于機(jī)械特性的軟硬度，即曲線斜率的不同，在同一負(fù)載下改變不同的電樞電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到

15、調(diào)速的目的，屬于基速以下的調(diào)速方法。這種方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，而其成本較低，單外串電阻只能是分段調(diào)節(jié)，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，而其電阻在一定程度上要消耗能量，功率損耗大，低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性較差，只能適應(yīng)對(duì)調(diào)速要求不高的中小功率型電動(dòng)機(jī)。</p><p>　?。ǎ常┱{(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速 電機(jī)降壓起動(dòng)是為了避免高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流峰值,減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程的加速轉(zhuǎn)矩和沖擊電流對(duì)工作機(jī)械、供電系統(tǒng)的影響。</p>&

16、lt;p>　　特點(diǎn)：在保持他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的磁通為額定值的情況下，電樞回路不串入電阻，將電視兩端的電壓，即電源電壓降低為不同的值時(shí)，可以獲得與電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性相互平行的人為機(jī)械特性，調(diào)速 方向是基速以下，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。只要輸出的電壓是連續(xù)可調(diào)的，即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，而且低速運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性基本保持不變。所以得到的調(diào)速范圍可以達(dá)到很高，而且能實(shí)現(xiàn)可逆運(yùn)行。但對(duì)于可調(diào)的直流電源成本投資相對(duì)其他方法較高。又由于電力電子技

17、術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種的直流調(diào)壓方法，可分為如下兩種：</p><p>　　1）使用晶閘管可控整流裝置的調(diào)速系統(tǒng)；</p><p>　　2）使用脈寬調(diào)制的晶體管功率放大器調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　基于以上的特點(diǎn)，當(dāng)前有3種方法可供選擇。</p><p><b>　　方案Ⅰ：弱磁調(diào)速</b></p>&l

18、t;p>　　系統(tǒng)采用弱磁調(diào)速。由于弱磁調(diào)速方法的特點(diǎn)可以看出：功率損耗小，特別是用于調(diào)節(jié)勵(lì)磁的電阻器功率小，控制方便而其容易實(shí)現(xiàn)，更重要的是可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，為生產(chǎn)節(jié)約了生產(chǎn)成本。這是它的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)要注意到弱磁調(diào)速方法難以實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行，以及可逆運(yùn)行。只能在基速以上運(yùn)行，且電動(dòng)機(jī)的換向能力以及機(jī)械強(qiáng)度的限制，速度不能調(diào)得太高，這就限制了它的調(diào)速范圍的要求，針對(duì)我們要設(shè)計(jì)的目標(biāo)調(diào)速系統(tǒng)，速度要求在1500r/min，很明顯這種調(diào)

19、速方法難以做到，必須要配合其他的控制方法才能實(shí)現(xiàn)，這樣成本將會(huì)升高，而且控制將會(huì)變得復(fù)雜，失去了弱磁調(diào)速本身所具有的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　方案Ⅱ：串聯(lián)電阻調(diào)速</p><p>　　系統(tǒng)采用串聯(lián)電阻調(diào)速。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單，控制電路簡(jiǎn)單可靠，操作簡(jiǎn)便。這種調(diào)速屬于基速以下的調(diào)速方法，可以達(dá)到生產(chǎn)工藝對(duì)速度的要求。但它外串電阻只能是分段調(diào)節(jié)，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，而且電阻

20、在一定程度上消耗能量，功率損耗比較大，低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生張力不平穩(wěn)，難以控制。</p><p>　　方案Ⅲ：調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)速</p><p>　　系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)電樞電壓的調(diào)速方法。這種可以獲得與電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性相平行的人為機(jī)械特性，調(diào)速方向是基速以下只要輸出的電壓是連續(xù)可調(diào)的，即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，而且低速運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性基本上保持不變所以得到的調(diào)速范圍可以達(dá)到很寬

21、，而且可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。</p><p>　　鑒于以上對(duì)各種調(diào)速可行性方案的論述本，本系統(tǒng)將采用調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速方法以滿足生產(chǎn)工藝的要求。</p><p>　　2.2 主電路方案的論證比較</p><p>　　主電路主要是指電源裝置和執(zhí)行裝置（直流電動(dòng)機(jī)），由于電動(dòng)機(jī)是我們的控制對(duì)象，所以就對(duì)電源裝置進(jìn)行可行性和優(yōu)越性的比較論證。</p><

22、p>　　直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有兩種，具體為：1）使用脈沖寬度調(diào)制晶體管功率放大器，即采用PWM的調(diào)壓調(diào)速控制；2）使用晶閘管可控整流裝置調(diào)速。</p><p>　　2.2.1 PWM調(diào)壓調(diào)速方案 </p><p>　　電源裝置采用PWM調(diào)壓，其基本思想是：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加載到具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果相同。即慣性環(huán)節(jié)的輸出相應(yīng)是相同的。</p><p

23、>　　SPWM波形——脈沖寬度按照正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，可表示如下。</p><p>　　圖1 用PWM波代替正弦波</p><p>　　圖2 PWM調(diào)壓電路</p><p>　　2.2.2 使用晶閘管可控整流裝置調(diào)速</p><p>　　通過(guò)晶閘管的導(dǎo)通角的移相，改變觸發(fā)角，從而改變電壓的導(dǎo)通時(shí)間，改變電壓的平均

24、值。電路如下：</p><p>　　圖3 晶閘管可控整流裝置電路</p><p>　　電路特點(diǎn)：電路直接由交流轉(zhuǎn)換為直流，所以效率比較高。其次，整流裝置時(shí)SRC，容量相對(duì)IGBT而言，比較大，電動(dòng)機(jī)的容量就可以做的相對(duì)較大，可靠性也比較高，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)的對(duì)象電機(jī)的容量是3KW，可以很好地滿足容量的要求，再次，觸發(fā)電路也比較簡(jiǎn)單，有現(xiàn)成的集成觸發(fā)電路，設(shè)計(jì)起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單。不過(guò)由于也存

25、在正反兩組的問(wèn)題，所以也要考慮邏輯控制問(wèn)題，以免發(fā)生環(huán)路導(dǎo)通短路事故。</p><p>　　綜上所述，綜合考慮比較兩者的優(yōu)點(diǎn)，可調(diào)電源電路采用后者，使用晶閘管可控整流裝置調(diào)壓調(diào)速。</p><p>　　2.3控制電路方案的論證比較</p><p>　　對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制調(diào)節(jié)方法有幾種控制方法：</p><p>　?。?）才用單閉環(huán)的速度反饋調(diào)

26、節(jié)加上電流截止負(fù)反饋的方法；</p><p>　?。?）采用雙閉環(huán)的速度、電流反饋控制調(diào)節(jié)方法。</p><p><b>　　方案論證：</b></p><p>　　1) 采用才用單閉環(huán)的速度反饋調(diào)節(jié)加上電流截止負(fù)反饋的方法，能實(shí)現(xiàn)比較方便，快捷，成本低，而且系統(tǒng)調(diào)試等簡(jiǎn)單。但是此方法又有其缺點(diǎn)，在啟動(dòng)過(guò)程總系統(tǒng)是非線性的，而且是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)

27、過(guò)程，不能簡(jiǎn)單地將最大負(fù)荷時(shí)的電流值定為電流截止負(fù)反饋的限制值，這將影響電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間，而且難以把握電流的動(dòng)態(tài)過(guò)程。由于直流電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)、堵轉(zhuǎn)或過(guò)載時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的電流，這樣大的電流會(huì)燒壞晶閘管元件和電機(jī)，因而要加以限制。根據(jù)反饋控制原理，要維持哪一個(gè)物理量基本不變，就應(yīng)該引入哪個(gè)物理量的負(fù)反饋。系統(tǒng)中若引入電流負(fù)反饋，雖然電流不會(huì)過(guò)大，但是單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中如果存在電流負(fù)反饋，將會(huì)使靜特性變軟，影響調(diào)速精度，而這又是我們希望避免的。如果

28、能做到電流負(fù)反饋在正常運(yùn)行時(shí)不起作用，而在過(guò)電流情況下起電流負(fù)反饋?zhàn)饔?。為此，可以通過(guò)一個(gè)電壓比較環(huán)節(jié)，使電流負(fù)反饋環(huán)節(jié)只有在電流超過(guò)某個(gè)允許值時(shí)才起作用，這就是電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)。</p><p>　　圖4 帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　2）采用雙閉環(huán)速度電流調(diào)節(jié)方法，這種方法雖然成本相對(duì)較高，但它保證了系統(tǒng)的性能，保證了對(duì)生產(chǎn)工藝要求的滿足，它既兼顧了啟動(dòng)時(shí)電

29、流的動(dòng)態(tài)過(guò)程，又保證了穩(wěn)態(tài)后的穩(wěn)定性，在起動(dòng)過(guò)程的主要階段，只有電流負(fù)反饋，沒(méi)有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋。當(dāng)?shù)竭_(dá)穩(wěn)態(tài)后，只要轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不讓電流負(fù)反饋發(fā)揮作用，能很好的滿足生產(chǎn)需要。</p><p><b>　　3 主電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 主電路工作設(shè)備選擇</p><p>　　3.1.1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)：</p><

30、p>　　PN=3KW, nN=1500rpm,UN=220V,IN=17.5A,Ra=1.25 。主回路總電阻R=2.5 ，電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.017s,機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.075s。三相橋式整流電路，Ks=40。。調(diào)速指標(biāo)：D=30，S=10%。</p><p>　　3.1.2 變壓器的副邊電壓的確定：</p><p>　　因?yàn)閁N=220V，整定的范圍在30°～15

31、0°之間，所以油三相全控整流公式：UD=2.34U2cosα,當(dāng)α在30°時(shí)又最大值，算出U2=108.5V，所以可以選擇U2=120V。</p><p>　　3.1.3 晶閘管參數(shù)的計(jì)算：</p><p>　　由于電動(dòng)機(jī)電流的大小為17.5A，即最大電流為：Imax=17.5A.</p><p>　　又由整流輸出的電壓Ud=UN=220V，進(jìn)線

32、的線電壓是120V。由電路分析可知，晶閘管承受的最大反向電壓是變壓器的二次線電壓的電壓峰值。即有</p><p>　　晶閘管承受的最大正向電壓是線電壓的一半，即</p><p>　　考慮安全性裕量，選擇電壓裕量為2倍的關(guān)系，電流裕量選為1.5倍的關(guān)系，所以工作的晶閘管的額定電壓容量的參數(shù)可選擇為：</p><p>　　3.1.4 電樞回路的平波電抗器的計(jì)算：<

33、/p><p>　　電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)保證電流連續(xù)，取此時(shí)的電流為額定電流的5%～10%。</p><p>　　則電樞需要串入的電樞電抗大小可以算為：</p><p>　?。ㄆ渲蠰a為電樞的固有電抗值）</p><p>　　3.2 調(diào)節(jié)器的輸出限幅值的確定：</p><p>　　轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓Uim*決定電流給定

34、電壓的最大值，其輸出決定了電力電子變換器的最大輸出電壓Udm。</p><p>　　對(duì)于本系統(tǒng)：設(shè)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定時(shí)的給定電壓為+7.5V，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出最大限幅值為±5V，Ks=40。</p><p>　　1> 為滿足調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，額定負(fù)載時(shí)的穩(wěn)態(tài)速降應(yīng)為</p><p>　　2> 求閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)有的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)</p>

35、<p>　　先計(jì)算電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)系數(shù)</p><p>　　則開(kāi)環(huán)系統(tǒng)額定速降為</p><p>　　閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)應(yīng)為</p><p>　　3> 計(jì)算轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù)</p><p>　　根據(jù)調(diào)速指標(biāo)要求，前已求出閉環(huán)系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)放大系數(shù)應(yīng)為K≥41.22，則運(yùn)算放大器的放大系數(shù)Kp應(yīng)為</p&g

36、t;<p><b>　　實(shí)取Kp=2。</b></p><p>　　運(yùn)算放大器的參數(shù)選取為：根據(jù)所用運(yùn)算放大器的型號(hào)取R0=20KΩ，則R1=KpR0=2×20=40KΩ。</p><p>　　圖5 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，必須在擾動(dòng)作用點(diǎn)以前設(shè)置一個(gè)積分環(huán)節(jié)，從圖可以看出，在負(fù)載擾動(dòng)

37、作用點(diǎn)以后，已經(jīng)有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，故從靜態(tài)無(wú)差考慮需要Ⅱ型系統(tǒng)。從動(dòng)態(tài)性能上看，考慮轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和非線性后，調(diào)速系統(tǒng)的跟隨性能與抗擾性能是一致的，而典型Ⅱ型系統(tǒng)具有較好的抗擾性能。所以，轉(zhuǎn)速環(huán)應(yīng)該按典型Ⅱ系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　由圖可以明顯地看出，要把轉(zhuǎn)速環(huán)校正成典型Ⅱ型系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR也應(yīng)該采用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為</p><p>　　式中 Kn——轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系

38、數(shù)；</p><p>　　tn——轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時(shí)間常數(shù)；</p><p>　　這樣，調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為</p><p>　　令τn=hT∑n，h=5，τn=hT∑n=5×0.515=2.573 s</p><p>　　則轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為</p><p>　　其動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖可表示為：</p

39、><p>　　圖6 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　4 仿真結(jié)果分析</b></p><p>　　單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流調(diào)速系統(tǒng)的控制電路由給定信號(hào)、速度調(diào)節(jié)器、速度反饋等組成。仿真模型中根據(jù)需要，另增加了限幅器、偏置、反相器等模塊。</p><p>　?、佟敖o定信號(hào)”模塊的建模和參數(shù)設(shè)置方法與開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)相同

40、，此處參數(shù)設(shè)置為100rad/s。有靜差調(diào)速系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)器采用比例調(diào)節(jié)器，系數(shù)選擇為10。</p><p>　?、谕ㄟ^(guò)對(duì)Uct參數(shù)變化范圍仿真實(shí)驗(yàn)的探索而知，當(dāng)Uct在50°—180°范圍內(nèi)變化時(shí)，同步脈沖觸發(fā)器能夠正常工作，當(dāng)Uct為50°時(shí)，對(duì)應(yīng)的整流橋輸出電壓最大，而180°對(duì)應(yīng)的輸出電壓反而最小，它們是單調(diào)下降的函數(shù)關(guān)系。因此，將限幅器的上、下限幅值設(shè)置為[130

41、，0]，用加法器加上偏置“-180”后調(diào)整為[-50，-180]，再經(jīng)反相器轉(zhuǎn)換為[50，180]。這樣，在單閉環(huán)有靜模塊的應(yīng)用，就可將速度調(diào)節(jié)器的輸出限制在使同步脈沖觸發(fā)器能夠正常工作的范圍內(nèi)了。</p><p>　?、鬯俣日{(diào)節(jié)器、限幅器、偏置、反相器等模塊的建模與參數(shù)設(shè)置都比較簡(jiǎn)單，只要分別在SIMULINK的“Math”、“Nonlinear”、“Source”模塊庫(kù)中找到相應(yīng)的模塊，并按要求設(shè)置好參數(shù)即可

42、。限幅器參數(shù)設(shè)置如圖7所示。</p><p>　　圖7 限幅器參數(shù)設(shè)置圖</p><p>　　將主電路和控制電路的仿真模型按照單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)電氣原理圖的連接關(guān)系進(jìn)行連接，即可得到附圖Ⅱ所示的仿真模型。</p><p><b>　　系統(tǒng)的仿真參數(shù)設(shè)置</b></p><p>　　系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置方法與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)相同

43、。仿真中所選擇的算法為ode23s,仿真“Start time”設(shè)為0 ，“Stop time”設(shè)為2，其它與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)相同。</p><p>　　單擊工具欄的按鈕或“Simulation”菜單下的“Start”命令進(jìn)行仿真，得到圖8所示仿真結(jié)果。</p><p><b>　　圖8 仿真結(jié)果</b></p><p>　　可以看出，這個(gè)仿真結(jié)果的

44、轉(zhuǎn)速曲線比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)有了較明顯的改善，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間大為減小。</p><p>　　通過(guò)分析仿真結(jié)果不難得出以下論斷：</p><p>　　閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性，閉環(huán)系統(tǒng)靜特性可以比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性硬得多，為此所需付出的代價(jià)是須增設(shè)電壓放大器及檢測(cè)與反饋裝置。</p><p><b>　　5 結(jié)論</b></p&

45、gt;<p>　　單閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)最終能較好地運(yùn)行，從零開(kāi)始加給定電壓，速度從零開(kāi)始上升，系統(tǒng)能夠正常地啟動(dòng)，使速度升至給定的速度值。</p><p>　　如果從零開(kāi)始升速啟動(dòng)的過(guò)程中出現(xiàn)了過(guò)流報(bào)警現(xiàn)象，而此時(shí)的轉(zhuǎn)速并不高，負(fù)荷也不是很大的時(shí)候，我認(rèn)為這時(shí)雖然各個(gè)單元都已經(jīng)調(diào)試好，但并不等于整個(gè)系統(tǒng)參數(shù)就已經(jīng)很好，這是不同的，因?yàn)橄到y(tǒng)的各個(gè)單元模塊之間有一定的耦合關(guān)系，系統(tǒng)所能表現(xiàn)出來(lái)的性能

46、和各個(gè)單元模塊之間都有很大的關(guān)系，它們的參數(shù)會(huì)互相牽制，一旦某個(gè)參數(shù)整定得不合理就有可能使得系統(tǒng)的性能大大降低，所以在此顯得了系統(tǒng)調(diào)試的必要性和相關(guān)性。我認(rèn)為速度環(huán)的PI參數(shù)，稍微偏那么一點(diǎn)，系統(tǒng)表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象會(huì)很不相同，所以PI參數(shù)的整定顯得尤為重要，速度也可以調(diào)到額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]陳伯時(shí)，《電力

47、拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2000.6</p><p>　　[2]王兆安、黃俊，《電力電子技術(shù)》[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社.2002.3.</p><p>　　[3]羅飛，《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2000.6.</p><p>　　[4]方曉鐘，《電力電子技術(shù)與電氣傳動(dòng)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2006.1.</p>

48、;<p>　　[5]楊興瑤《電氣傳動(dòng)及應(yīng)用》[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.3.</p><p>　　[6]易繼鍇，《電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制原理與設(shè)計(jì)》[M].北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社,2005.6.</p><p>　　[7]何仰贊、溫增銀，《電力系統(tǒng)分析》[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社，2004.3.</p><p>　　[8] 戴龍基、張其蘇