带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统的设计与仿真

专业课程实践训练报告 本次实践训练的要求是 带电流截止负反馈的转速闭环直流调 速系统的设计与仿真 一 设计参数 1 电动机 额定数据为 10kv 220v 52A 1460r min 电枢电阻 RS 0 5 飞轮力矩 GD2 10N m2 2 晶闸管装置 三相桥式可控整流电路 整流变压器 Y Y 联结 二次线电压 E2t 230v 触发整流环节的放大系数 Ks 40 3 V M 系统主电路总电阻 R 1 4 测速发电机 永磁式 ZYS231 110 型 额定数据为 23 1w 110v 0 18A 1800r min 5 系统静动态指标 稳态无静差 调速指标 D 10 s 5 6 电流截止负反馈环节 要求加入合适的电流截止负反馈环节 使电动机的最大电流限制 1 5 2 I N 二 设计要求 1 闭环系统稳定 2 在给定和扰动信号作用下 系统稳态无静差 三 设计任务 1 根据题目要求 分析论证确定系统的组成 画出系统组成的 原理框图 2 对转速单闭环直流调速系统进行稳态分析及参数设计计算 3 绘制原系统的动态结构图 4 动态稳定性判断 校正 选择转速调节器并进行设计 5 绘制校正后系统的动态结构图 6 应用 MATLAB 软件对转速单闭环直流调速系统进行仿真 验证所设计的调节器是否符合设计要求 7 加入电流截止负反馈环节 8 应用 MATLAB 软件对带电流截至负反馈的转速单闭环直流 调速系统进行仿真 完善系统 四 原理 1 闭环调速系统组成原理 与电动机同轴安装一个测速发电机 从而产生与转速成正比的 负反馈电压 Un 与给定电压 Un 相比较后 得到转速偏差电压 经 过放大器 A 产生电力电子变换器 UPE 所需的控制电压 Uc 用以控 制电动机的转速 PI 调节器作用是使系统无静差 电流截止负反馈的作用是在电动机发生超载或堵转的时候电流 截止负反馈和给定信号相比较抵消 使电动机处于停止运行状态 以保护电机 五 闭环直流调速系统稳态参数的计算 1 额定负载时的稳态速降应为 7 68r min min 68 7in 05 1 46 rrsDnNcl 2 闭环系统应有的开环放大系数 计算电动机的电动势系数 0 1329V min r rVrVnRIUCNae min 1329 0in 14605 2 闭环系统额定速降为 391 27r min in 27 391min 132 05rrCRIneNop 闭环系统的开环放大系数为 49 9 9 4168 79 clopnK 3 计算转速负反馈环节的反馈系数和参数 测速发电机的电动势 0 0611V min r rVmin 061 18r inCetg 转速反馈电压 16 05 V 2Cetg 2 取 0 18 Uc 2Catg 1460rmin 0 18 0 0611 1460 16 05 转速反馈系数为 0 010998 V min r Uc 2Catg 0 18 0 0611 0 010998 4 计算运算放大器的放大系数和参数 运算放大器放大系数 Kp 为 12 27 Ks Cs 12 27 运算放大器型号 R 0 40K R 1 490 8 K 5 判断系统的稳定性计算 电枢回路的总电感为 17 70mHmin2693 0dIUL Vl 8 12 L 0 693 132 852 10 17 70mH 系统中各环节的时间常数 电磁时间常数 Tl 0 018S Ti LR 0 0176981 0 018s 机电时间常数 Tm 0 158S sCRGDTem 158 0329 1329 07532 晶闸管装置的滞后时间常数 Ts 0 00167S 63 100167 798 016 58 22 slmTK 计算出开环放大系数应满足的稳定条件为 K 103 48 又因为 K 40 6 所以系统稳定 6 PI 调节器设计 原始系统的开环传递函数 1 1 2 sTsTKWml 原始闭环系统的开环传递函数 1067 123 0 137 5 ssss 参数计算 1126 73 0 sT 125 49 s136017 0 T Wc2 119 82s 1 L1 31 5dB Kpi 0 3265 0 4227 PI 调节器的传递函数为 Wpi s 0 13799s 1 0 42s 六 仿真 1 单闭环直流系统的结构图 观看示波器的波形 2 加入 PI 调节器后仿真 经调整系数后仿真波形 3 加入电流截止负反馈后仿真波形 4 加入负载后 七 总结