电流转速双闭环直流调速系统matlab仿真实验

在设计双闭环调速系统时，一般是先内环后外环，调节器的结构和参数取决于稳态精度和动态校正的要求，双闭环调速系统动态校正的设计与调试都是按先内环后外环的顺序进行，在动态过程中可以认为外环对内环几乎无影响，而内环则是外环的一个组成环节。工程设计的步骤如下：

1对已知系统的固有特性做恰当的变换和近似处理，以简化调节器结构。 2根据具体情况选定预期特性，即典型Ⅰ系统或典型Ⅱ系统，并按照零极点相消的原则，确定串联调节器的类型。

3根据要求的性能指标，确定调节器的有关P、I、D参数。 4校正。 3.1 电流环的设计 1、电流环的简化：

图4简化后电流环

按典型I型系统设计，ACR选PI调节器。

τi=Tl，Ki=（KiKsβ）÷(τiR) 2、确定时间常数

（1）整流装置滞后时间常数Ts。三相桥式电路的平均失控时间Ts?0.017s；

（2）电流滤波时间常数Toi。三相桥式电路每个波头的时间是3.33ms，为了基本滤平

??波头，应有1~2Toi?3.33ms，因此取Toi?2ms?0.002s；

（3）电流环小时间常数T?i。按小时间常数近似处理，取T?i?Ts?Toi?0.0037s。

3、确定将电流环设计成何种典型系统

T0.03根据设计要求?i?5%，而且l??8.11?10，因此，电流环可按典型Ⅰ型

T?i0.0037系统设计。

4、电流调节器的结构选择

4

电流调节器选用PI型，其传递函数为：WACR?s??Ki5、选择电流调节器参数

ACR超前时间常数：?i?Tl?0.03s；

?is?1 ?is电流环开环增益：因为要求?i?5%，故应取KIT?i?0.5，因此

KI?0.50.5??135.1s?1 T?i0.0037于是，ACR的比例系数为Ki?KI6、计算电流调节器的电路参数

?iR0.03?0.5?135.1??1.013。 ?Ks0.05?40RiCiUi*R0/2R0/2Coi -++UctβIdR0/2R0/2CoiRbal

图5 电流调节器原理图

电流调节器原理如图5所示，按所用运算放大器，取R0?40K?，各电阻和电容值计算如下：

Ri?KiR0?1.013?40?40.52K?，取40K?； 0.003?103?0.75?F，取0.75?F；

Ri40T0.002Coi?4?oi?4??103?0.2?F，取0.2?F。

R040Ci??3.2 转速环的设计 1、转速环的简化：

?i 5

U*n(s) IdL(s) + ? ASR - T?ns+1 ? /? Id (s) + - R CeTms n

图6 简化后的转速环

2、确定时间常数：

（1）电流环等效时间常数为2T?i?0.0074s；

（2）转速滤波时间常数Ton。根据所用测速发电机纹波情况，取Ton?0.01s； （3）转速环小时间常数T?n。按小时间常数近似处理，取T?n?2T?i?Ton?0.0174s。 3、转速环设计系统：

由于设计要求转速无静差，转速调节器必须含有积分环节；有根据动态设计要求，应按典型Ⅱ型系统设计转速环。 4、转速调节器的结构选择

转速调节器选用PI型，其传递函数为：WASR?s??Kn5、选择转速调节器参数

按跟随和抗干扰性能都较好的原则取h=5，则ASR超前时间常数：

?ns?1。 ?ns?n?hT?n?5?0.0174?0.087s；

h?16??396.4；于是ASR的比例系数2222hTT?n2?25?0.0174?h?1??CeTm6?0.05?0.132?0.18为：Kn???11.7。

2h?RT?n2?5?0.07?0.5?0.0174转速开环增益：KN?6、计算转速调节器的电路参数

转速调节器原理图如图7所示，按所用运算放大器，取R0?40K?，各 电阻和电容值计算如下：

Rn?KnR0?11.7?40?468K?，取470K?； Cn?Con0.087?103?0.185?F，取0.2?F；

Rn470T0.01?4?oi?4??103?1?F，取1?F。

R040??n 6

R0CnUn*R0/2R0/2Con -++Ui*αnR0/2R0/2ConRbal

图7 转速调节器原理图

四、系统仿真运行

4.1 双闭环直流调速系统定量仿真模型

4.2 双闭环直流调速系统定量仿真结果 4.2.1 转速环空载高速启动

7