电力拖动自动控制系统课程设计

图4.8 转速、电流双闭环直流调速系统结构

图8中，把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环。这就形成了转速、电流双闭环调速系统

综上所述，采用转速，电流双闭环直流调速系统能更好的完成本题的设计要求，现采用转速，电流双闭环直流调速系统进行设计，如图4.9所示：

U*n Un + - WASR(s+ U*i - Ks WACR(s) Ts+1 U- d0 Uc sUi ? 1/R Tl s+1 Id + -IdL R Tms 1/Ce E n ? 图4.9 双闭环直流调速系统的动态结

用MATLAB的SUMLINK模块做的双闭环调速系统仿真模型图如 图4.10所示：

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10.005s+1StepTransfer Fcn5-K--K-Gain1sSaturation110.005s+1Transfer Fcn2-K--K-Gain21s350.0017s+1Saturation2Transfer Fcn110.03s+1Transfer Fcn310.18s+1Transfer Fcn6-K-Gain4Scope1Gain1IntegratorScope2Gain3Integrator10.050.005s+1Transfer Fcn7SaturationRamp0.0070.005s+1Transfer Fcn

图4.10 双闭环调速系统仿真模型图

双闭环系统仿真波形及分析： ASR

输

出

限

幅

值

U*im???Idl?1.5*3*1.2?5.4V

（4-1） ACR

输出限幅值Uc?Cen?IdR0.113*1600?1.2*9.5??6.41V

Ks30（4-2）

调节限度器1将ASR输出限幅值的Upper Limit和Lower Limit进行适当的调节。可得到上升时间最大的波形（tr=7.7s 限幅值=?3.8V）和上升时间最小（tr=0.7s限幅值=?14V）的波形。上升时间最大波形如图4.11所示：

图4.11 双闭环调速系统上升时间最大波形图

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上升时间最小波形如图4.12所示：

图4.12 双闭环调速系统上升时间最小波形图

经过双闭环调速系统上升时间最大波形与双闭环调速系统上升时间最小波形对比可知：限幅值越大上升时间tr越小，限幅值越小上升时间tr越大；同时tr值越大，超调越小；tr值越小，超调越大。

在符合设计要求的情况下，经过多次的参数调整，得到一组较好的调节参数，如表4.2和图4.13所示：

表4.2双闭环调速系统调节参数 晶闸管放机电时间电磁时间常电流反馈转速反馈系允许过载大系数Ks 常数Tm 数Tl 系数 数? 倍数? 30 0. 1s 0.01s 3V/A 0.005vmin/r 1.5 tr Ton Toi Ce R ASR限幅值 0.02s ACR Ki 0.143 Ri 6K? KI 135.1S?1 Ci 1.75?F 0.002s 0.113Vmin/r 9.5? ASR Kn KN ?215.6 159.84S Rn Cn 0.22?F 550K? 2s ?6.1V ACR限幅值 ?n 0.137s ?8.7V ?i 0.01s 15

图4.13 双闭环调速系统波形图

由此可得：双闭环调速系统采用PI调节规律，它不同于P调节器的输出量总是正比与其输入量，PI调节器它的输出量在动态过程中决定于输入量的积分，到达稳态时，输入为零，输出的稳态值与输入无关，是由它后面的环节的需要来决定的。

4.2.3仿真波形分析

从图4.12的波形中，我们分析可知其起动过程可分三个阶段来分析： 第Ⅰ阶段：电流上升阶段。

突加给定电压Un*后，通过两个调节器的控制，使Ua，Ud，Ud0都上升。由于机电惯性的作用，转速的增长不会很快。在这一阶段中,ASR由不饱和很快达到饱和,而ACR不饱和,确保电流环的调节作用.

第Ⅱ阶段：是恒流升速阶段。

从电流升到最大值开始，到转速升到给定值 n*为止，这是起动过程中的重要阶段。在这个阶段，ASR一直是饱和的，转速环相当于开环状态，系统表现为在恒值电流给定Uim*作用下的电流调节系统，基本上保持恒定。因而拖动系统的加速度恒定，转速呈线性增长。

第Ⅲ阶段：转速调节阶段。

在这阶段开始，转速已达到给定值，转速调节器的给定与反馈电压平衡，输

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