双闭环直流调速系统.doc
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电机控制技术小论文
论 题:试论双闭环直流调速系统
性能改善的根本原因
学 院: 电气工程学院
班 级: 电114班
姓 名:
学 号:
指导教师: 吴 晓
完成日期: 2014.04.13
目 录
摘要...................................................1
1、引言................................................1
2、双闭环直流调速系统的组成............................1
3、双闭环直流调速系统的数学模型........................2
4、双闭环直流调速系统的静特性..........................3
双闭环调速系统的动态特性............................4
5.1、启动过程分析.................................5
5.2、动态抗扰性能分析.............................6
6、结论................................................8
参考文献...............................................9
摘要:转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应用最广的直流调速系统,其不仅具有良好的速度跟踪性能,而且对电源电压波动等具有很强的抗干扰能力。本文将从双闭环直流调速系统的组成,静特性以及动态过程等几个方面来阐述其具有良好性能的原因,并通过MATLAB软件下的Simulink进行仿真。
关键词:双闭环调速系统;电流环;转速环;Simulink
1、引言
在许多应用场合,为了充分发挥生产机械的效能,提高生产率,速度控制系统经常处于启动、制动、反转以及突加负载等过渡过程中。所以就要求速度控制系统具有良好的动态性能。而对高性能动、静态的速度控制系统的要求是具有快速跟随性能(起制动)、较好的抗干扰特性和高可靠性(可瞬态过载但不过电流)。
由电动机的动力学方程:-=
可知,调节转速最为有效的办法是调节电磁转矩也就是电枢电流所以要获得转速的高性能动态响应,首先要做好电磁转矩(电枢电流)的控制。由控制理论知,理想的控制方案是对各个状态变量实施反馈控制(即若要控制哪个量最好的方法就是引入该量的负反馈)。直流调速系统中被控对象电机的状态变量是电枢电流和转速n,因此转速、电流双闭环系统就是实现了被控对象状态变量的全反馈,从而改善系统的性能。
为了提高生产率和加工质量,要求大量缩短其过渡过程的时间。我们希望能充分利用电动机所允许的过载能力,使启动时的电流保持在最大允许值上,电动机输出最大转矩,从而转矩可直线迅速上升,到达稳态转速后,迫使电流迅速下降,使转矩与负载相平衡,从而转入稳态运行 。为了能实现在允许条件下最快启动,依照反馈控制规律,采用转速、电流双闭环调速系统能够达到上述要求。
2、双闭环直流调速系统的组成
转速、电流双闭环直流调速系统原理图如图1所示。其中ASR为转速调节器,ACR为电流调节器,两者之间实行串级连接。其中由电流调节器ACR及电流检测反馈环节构成的电流环在里面,称为内环;由转速调节器ASR和转速检测反馈环节构成的速度环在外面,称为外环。为了获得良好的静、动态性能,双闭环调速系统的两个调节器通常都采用PI调节器,其输出都是带限幅的,转速调节器的输出限幅值决定了电流的最大值=,电流调节器的输出限幅值限制了UPE的最大输出。双闭环调速系统设有速度和电流两个调节器ASR和ACR,并组成了具有内、外转速、电流两个闭环的控制系统。转速给定电压为速度调节器的给定,与转速反馈信号比较后输入ASR;速度调节器的输出作为电流调节器的给定,与电流反馈信号比较后输入ACR;电流调节器的输出作为移相触发器的控制电压。系统工作时,应首先给电动机加额定励磁电压,改变给定电压,即可方便地调节电动机的转速。ASR和ACR均设有限幅电路,利用ASR的限幅值达到限制起动电流的目的,利用ACR的限幅值达到控制和的目的。当加入给定电压起动时,ASR 饱和输出,使电动机以限定的最大起动电流加速起动。直到电动机转速达到给定转速(即=)并出现超调后,A
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