本科生课程（选修）论文
论文题目：双闭环直流调速系统仿真
课程名称：运动控制系统 姓名： 学号：
2016年 11 月 01 日
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PWM变换器供电的转速、电流双闭环调速系统中，PWM变换器的频率为8kHz。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=0.196V·min/r , 主回路总电阻R=0.1Ω,变换器
的放大倍数Ks=35。电磁时间常数Tl=0.01s,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 =8V。
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1.5IN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。
**UimUn810V（1）??,????0.017??0.01V?min
ArIdm1.5?308nN1000（2）
1.电流调节器ACR的设计
确定时间常数：PWM变换器滞后时间常数Ts?0.000125s
电流反馈滤波时间常数Toi?0.0025s
电流环小时间常数之和T?i?Ts?Toi?0.000125?0.0025?0.002625s
选择电流调节器结构：
因为?i?5%，可按典型?型系统设计，选用PI调节器，WACR(S)?计算电流调节器参数：
Ki(?iS?1)
?iS?i?Tl?0.01s，取KIT?i?0.5，KI?Ki?KI?iR190.476?0.01?0.1??0.32 Ks?35?0.0170.50.5??190.476s?1T?i0.002625，
所以ACR的传递函数为WACR(S)?Ki(?iS?1)0.32(0.01S?1) ??iS0.01S校验近似条件：电流环截止频率?ci?KI?190.476s?1 晶闸管整流装置传递函数的近似条件：
11?s?1?2666.7s?1??ci满足近似条件 3Ts3?0.000125忽略反电动势变化对电流环动态影响的条件：
311?3?s?1?86.6s?1??ci满足近似条件 TmTl0.12?0.01电流环小时间常数近似处理条件：
1111???596.3s?1??ci满足近似条件
3TsToi30.000125?0.0025
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