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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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武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书

取Kp“T =0.161s,为了使 %<1/T2 T4.3S1,取①°2=估,在伯德图上查得相 应的 L “ =45.3dB,因而 L2 =-45.3dB

因为 L2=-20lg(K P / KPi),K P =54.16 所以 心=0.294,.订/心=0.54s 于是PI调节器的传递函数为:

Wpi(s)= ---------------------

0.54s

0.161s 1

最后选择PI调节器的阻容参数,选取 R0 ,贝U

尺=KPF0 =0.294x40? =11.76?,取 R^10KQ

G = ./R0 =(0.54/40) 10^T=13.5lF,取 C1 =15lF

校正后系统开环传递函数为

372.3 W(s)二 0.54s(0.07s 1)(0.00167s 1)

编写Matlab程序如下: k=372.3/(0.00167*0.54*0.07); z=[];

p=[-1/0.00167 -1/0.07 0]; [nu m,de n]=zp2tf(z,p,k); bode( nu m,de n); margi n(nu m,de n); grid

所得伯德图如图13所示:

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武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书

Bode Diagram

Gm = -1.Q2 dB (Ht 92.5 rad/s), Pm > -1 01 deg (at 甜 rad/s)

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图13校正后伯德图

由图13可以看出,校正后系统的幅值裕度和稳定裕度都满足稳定的条件,

但截至频率变低,快速性被压低,显然这是一个偏于稳定的方案,最终能使系统稳

综上所述,转速调节器的类型和参数选择是正确的,即选为 PI调节器,参数为

R0 =40K1,R, =10K」,G =15」F。

3.4 电流截止负反馈参数设计

其工作原理如图3,是利用独立的直流电源作为比较电压,其大小可用电位器调节,

相当于可调截至(保护)电流值。当IdRs Ucom时,二极管导通,电流截止负反馈信 号Ui加到放大器上去,从而使晶闸管系统输出电压 Ud减小,机械特性呈下垂特性;当 IdRs乞Ucom时,二极管截止,Ui消失。

由所给的技术参数值可知,Idcr =1.5IN =26.25A。为了减小Rs所产生的功耗,选择

Rs 为 0.751',可得 Ucom=ldCrRs - 19.69V 。

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4.电流MATLA仿真

4.1 将设计的参数进行仿真

仿真原理框图如图14所示:

Galnl

图14 仿真原理图

电流仿真波形如图

15所示,扰动加在2秒时:

Time offset- 0

图15 电流仿真波形

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转速波形如图16所示:

16转速仿真波形

在图15中可以看到电流经2秒时的给定扰动后后先波动了一下, 然后迅速又回到稳态, 电流初始输出值未超过在 26.25A,即1.5ln满足电流截止要求,系统转速最终稳定于 1500r/min。

4.2调节器参数调整

在控制系统中设置调节器是为了改变系统的静、动态性能。在采用了

PI调节器后,

构成的是无静差调速系统,改变比例系数和积分系数,可得到振荡、有静差、无静差、 超调大、启动快等不同转速曲线。如图

15,16的调节其参数是Kp=0.294, T =0.54,系

Kp=0.8, T =0.06,则波形如图17所示,

统转速响应无超调,但调节时间较长。若改为

可见系统响应的超调较大,有扰动,但是启动快速性好。

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图17调节参数后转速波形

带电流截止负反馈转速单闭环调速系统电气原理总图如图

1DK

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5.电气总图

18所示:

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带电流截止负反馈转速单闭环直流调速系统建模与仿真

武汉理工大学《电力拖动自动控制系统》课程设计说明书取Kp“T=0.161s,为了使%<1/T2T4.3S1,取①°2=估,在伯德图上查得相应的L“=45.3dB,因而L2=-45.3dB因为L2=-20lg(KP/KPi),KP=54.16所以心=0.294,.订/心=0.54s于是PI调节器的传递函数为:
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