运控一课外作业20160914

单闭环直流调速系统仿真

直流电动机：型号为Z4-132-1，额定电压UN?400V，额定电流IdN?52.2A，额

定转速为2610 r/min，反电动势系数Ce=0.1459 Vmin/r，允许过载倍数?=1.5； PWM变换器开关频率：8KHz，放大系数：Ks=107.5；(538/5=107.5)，直流母线电压为538V。

电枢回路总电阻： R?0.368?；

时间常数：电枢回路电磁时间常数Tl=0.0144s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.18s；转速反馈系数??0.00383V?min/s(?10V/nN)；

*对应额定转速时的给定电压Un?10V。

?（1） 在matlab/simulink仿真平台下搭建系统仿真模型。其中PWM变换器利用给出的

PWM控制器模块和simulink/Powersystem工具包中的功率封装模块搭建，不能直接利用传递函数建模。比例积分调节器进行积分和输出限幅，输出限幅值为+5和-5。

（2） 给出采用比例调节器（Kp?7）、比例积分调节器时（Kp?7，1?10）空载起动到额

?7定转速的转速波形，并就稳态静差和动态性能进行对比，分析说明原因。

（3） 给出采用比例积分调节器时（Kp?7，1?10）的转速、电流、电枢电压波形，分析

?7空载起动过程中电流过流原因，请给出解决过流问题的方法。

（4） 在4s突加40%额定负载，给出仿真波形（包括转速、电流、转速调节器输出），并加

载过程中波形变化加以分析，比较加载前后稳态转速，说明原因。

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：PN?60kW , UN?220V , IN?308A , nN?1000r/min , 电动势系数Ce=0.196 V·min/r , 主回路总电阻R=0.18Ω,变换器的放大倍数Ks=35。电磁时间常数Tl=0.012s,机电时间常数Tm=0.12s,电流反馈滤波时间常数T0i=0.0025s,转速反馈滤波时间常数

T0n=0.015s。额定转速时的给定电压(Un)N =10V,调节器ASR，ACR饱和输出电压Uim=8V,Ucm

*

*

=7.2V。

系统的静、动态指标为:稳态无静差,调速范围D=10,电流超调量?i≤5% ,空载起动到额定转

速时的转速超调量?n≤10%。试求：

（1）确定电流反馈系数β(假设起动电流限制在1.3IN以内)和转速反馈系数α。 （2）试设计电流调节器ACR.和转速调节器ASR。

（3）在matlab/simulink仿真平台下搭建系统仿真模型。给出空载起动到额定转速过程中转速调节器积分部分不限幅与限幅时的仿真波形（包括转速、电流、转速调节器输出、转速调节器积分部分输出），指出空载起动时转速波形的区别，并分析原因。

（4）计算电动机带40%额定负载起动到最低转速时的转速超调量σn。并与仿真结果进行对比分析。

（5）估算空载起动到额定转速的时间，并与仿真结果进行对比分析。

（6）在5s突加40%额定负载，给出转速调节器限幅后的仿真波形（包括转速、电流、转速调节器输出、转速调节器积分部分输出），并对波形变化加以分析。