《电力电子电机控制系统仿真技术》洪乃刚第5章学案.ppt

第5章 直流调速系统仿真;5.1 晶闸管-直流电动机系统;5.1.1 晶闸管直流开环调速系统模型;移相控制——函数模块Fen ;5.1.2 系统模型参数设置;1. 三相交流电源参数 ;2. 三相变压器 和整流器; 整流器参数在没有特别要求时保留了预置值 同步变压器二次侧电压可取15V。 ;3. 直流电机参数;(2)电枢回路 电枢电阻Ra=0.21Ω,电枢电感由下式估算;5.1.3 仿真和系统分析; 因为经过电抗器滤波电流的波动很小，稳定电流136A。 ;二 整流器工作状态;三 整流变压器工作情况;四 电动机调速特性;5.1.4 谐波分析; 副边电流谐波，在列表给出了基波（50Hz）峰值为155，主要谐波为5、7、11、13、17、19、23、25次谐波，偶次谐波和3的整倍数次谐波都很小，全部谐波含量THD=30.2%。 ;5.2 转速闭环控制直流调速系统仿真;5.2.1　ASR采用比例调节器;一 采用比例调节器系统的调速性能;二 放大倍数对调速性能的影响;5.2.2 ASR采用比例-积分调节器; 加载后采用PI调节器的转速比比例调节器的转速高，转速达到给定1460 rpm，实现转速无静差调节 起动电流基本相同，加载的调节过程略有不同，负载相同，系统加载后的稳态电流相同， 通过比较用PI调节器的调速系统性能优于采用比例调节器的系统。 ;5.2.3 　带电流截止负反馈的 转速闭环调速系统模型 ;设i-feed放大模块系数为; 电流截止负反馈使系统的起动电流最高值从原来的470A减小到260A左右, 调节电流反馈系数和死区模块的死时区间可以调节电流的最大值，但是起动的时间相对延长。 ;5.3 转速电流双闭环控制直流调速系统仿真;5.3.1 按直流双闭环系统动态结构图仿真;一 调节器参数设计 ; 按工程设计方法设计和选择转速和电流调节器参数，ASR和ACR都采用PI调节器。; 根据电流超调量σi%≤5%的要求，电流环按典型Ⅰ型系统设计，电流调节器选用PI调节器，其传递函数为;2. 转速调节器参数计算;启动仿真及结果;5.3.2 用Simpowersystem 模块的 直流双闭环系统仿真; 在起动中电机保持恒流（200A左右）状态，起动时间和加载调节时间基本不变。 用晶闸管模块仿真，电枢电流没有负值， ;5.4 直流可逆调速系统建模和仿真;二 PWM－M可逆系统控制方式1. 双极式控制方式;2. 单极式控制方式;3. 受限单极式控制方式;5.4.2 PWM控制模块设计;2. 受限单极式调制模块;5.4.3 PWM斩波可逆系统模型和参数;例5.3　直流脉宽调速可逆系统，伺服电动机参数为：110V,2.9A,2400 r/m,　电枢电阻3.4Ω，电枢电感60.4mh,转动惯量0.014kg.m2,励磁电压110V,励磁电流0.5A。仿真该系统在额定负载时的工作情况。;(3) 额定负载转矩 TL = 9.55Ce I nom= 9.55×0.0417×2.9 =1.15 N.m 注意：可逆系统负载转矩的方向应随电机的转向改变，因此模型中用sign模块判别转速的方向，与转矩信号相乘后作为电机的负载转矩输入，在电机转向改变时同时改变负载转矩的符号。 (4) 三相交流电压 ;5.4.4 双极式控制PWM可逆系统仿真;电压波形局部（2.4~2.51s） ; I象限电机转矩和转速都为“+”，电机工作于正转电动状态，A点是电机正转的稳定工作点。II象限电机转速转速为“+”，电流为“-”，电机工作于正转制动状态。III象限电机转矩和转速都为“-”，电机工作于反转电动状态，B点是电机反转时稳定工作点;5.4.5 受限单极式可逆调速系统仿真; 在2.5s前（电机正转）， pulse1 (VT1)有PWM调制脉冲信号，pulse4(VT4)是“1”信号始终导通，pulse2(VT2)和pulse3( VT3)驱动信号都动信号都为0，处于关断状态,；2.5s后（电机反转），pulse2(VT2)有PWM调制脉冲信号，pulse3( VT3)是“1”信号始终导通， pulse1 (VT1)和pulse4(VT4)驱动信号为0都处于关断状态。; 电压波形在电机正转时只有正脉冲，反转时只有负脉冲，这与双极式控制的电机电压波形不同 ;5.4.6 转速电流闭环控制 直流PWM－M可逆系统仿真; 正反向起动中转速没有超调 ，起动