带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真

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潇湘学院

《课程设计报告》

题目： 带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真

专业： 电气工程及其自动化 班级： ： 学号：

指导教师： 敏

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初始条件：

1．技术数据

输出功率为:7.5Kw 电枢额定电压220V 电枢额定电流 36A 额定励磁电流2A 额定励磁电压110V 功率因数0.85

电枢电阻0.2欧姆 电枢回路电感100mH 电机机电时间常数2S 电枢允许过载系数1.5 额定转速 1430rpm

2．技术指标

稳态指标：无静差（静差率s≤2%, 调速围 D≥10 ） 动态指标：系统稳定

要求完成的主要任务:

1．技术要求：

(1) 该调速系统能进行平滑的速度调节，负载电机不可逆运行，具有较宽的调速围（D≥10），系统在工作围能稳定工作

(2) 根据指标要求进行动态校正，选择调节器的参数，并确定电流截止负反馈环节的相关参数，

(3) 系统在5%负载以上变化的运行围电流连续 2．设计容：

(1) 根据题目的技术要求，分析论证并确定主电路的结构型式和闭环调速系统的组成，画出系统组成的原理框图

(2) 根据带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统原理图, 分析转速调节器和电流截止负反馈的作用,

(3) 通过对调节器参数设计, 得到转速和电流的仿真波形，并由仿真波形通过MATLAB来进行调节器的参数调节。

(4) 绘制带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统的电气原理总图（要求计算机绘图） (5) 整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书

目录

摘要 ...................................................................... 3 1.闭环调速控制系统构成 .................................................... 4

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1.1 主电路 ............................................................ 5 1.2 原理框图 .......................................................... 5 2带电流截止负反馈的转速负反馈的分析 ...................................... 6

2.1电流截止负反馈的提出 ............................................... 6 2.2 电流截止负反馈环节 ................................................ 7 2.3 带电流截止负反馈调速系统结构框图和静特性 .......................... 8 3 参数设计 ............................................................... 10

3.1整体分析 .......................................................... 10 3.2稳定性参数计算和判断 .............................................. 10 3.3 转速调节器校正 ................................................... 11

3.3.1 PI调节器结构 ............................................... 11 3.3.2 调节器的选择 ................................................ 12 3.4 电流截止负反馈参数设计 .......................................... 16 4. 电流MATLAB仿真 ....................................................... 17

4.1 将设计的参数进行仿真 ............................................ 17 4.2 调节器参数调整 ................................................... 18 5.电气总图 ............................................................... 19 6.结束语 ................................................................. 20 参考文献 ................................................................. 20

摘要

为了提高直流调速系统的动态、静态性能，通常采用闭环控制系统（主要包括单闭环、双闭环）。而在对调速指标要求不高的场合，采用单闭环即可。闭环系统较之开环系统能自动侦测把输出信号的一部分拉回到输入端，与输入信号相比较，其差值作为实际的输入信号；能自动调节输入量，能提高系统稳定性。在对调速系统性能有较高要求

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的领域常利用直流电动机，但直流电动机开环系统稳定性不能够满足要求，可利用转速单闭环提高稳态精度，而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的，为了消除系统静差，可采用积分调节器代替比例调节器。

关键词：直流调速 单闭环 稳态精度 比例调节

带电流截止负反馈转速单闭环直流调速

系统建模与仿真

1.闭环调速控制系统构成

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1.1 主电路

本控制系统采用含电流截止负反馈的转速负反馈主电路结构，其原理图如图1所示。

VSVTR1C1UiTALIdUd+RP1U*nR0R0-++UcMn-Rbal++TGTGUn-RP2-

图1 含电流截止负反馈的转速负反馈原理图

图中的电动机的电枢回路由晶闸管组成的三相桥式整流电路供电，通过与电动机同轴刚性连接的测速发电机TG检测电动机的转速，并经转速反馈环节分压后取出合适的

*转速反馈信号Un，此电压与转速给定信号Un经速度调节器ASR综合调节，ASR的输出*作为移相触发器的控制电压Uc，由此组成转速负反馈单闭环直流调速系统。改变Un即

可调节电动机的转速。

在本系统中ASR采用比例积分调节器，属于无静差调速系统。为了防止在起动和运行过程中出现过大的电流冲击，系统引入了电流截止负反馈以限止电流不超过其允许的最大值。

1.2 原理框图

将开环系统改为单闭环转速负反馈调速系统，并采用PI调节器，就既保证动态性能，又能作到转速的无静差，较好的解决开环系统的不足，此闭环系统的工作原理是：将直流电动机转速变化信号反馈到触发环节，来自动增大或减小触发角α来自动调节整流输出电压Uds，即可达到稳定,其系统结构框图与系统原理图如图2所示

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