PWM脉宽直流调速系统设计及matlab仿真验证.docx

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1、当夕=;时，z=0,电动机停止.但是电动机停止时电枢电压不等于零，是正例脉宽相等的交变脉冲电压，因而电流也是交变的。3.1.2双闭环调速系统结构图系统稳态结构图如图3-3所示.图33双闭环谢速系统稳态结构图系统的动态结构图如图3-4所示。图3-4双闭环调速系统动态结构图其中a、尸分别为转速反馈系数和电流反馈系数，依据已知条件代入以下公式:电潦反馈系数:转速反馈系数:U：10I.35V/Aa=幺1_=_12_=.O5Vminr200“西门子最佳整定原则”，取&=0.5,因此K.=-=25OS0.(X)2丁是ACR的比例系数为UK.R25()O.OI53K.=-=1.736KF4.81.35校验近

2、似条件:1)电流环截止频率：“卜=K1=250.校的IGBT整流装置传递函数的条件1I沅-3x0.001333.3$Twd满意近似条件。2)校验忽视反电动势变更对电流环动态影响的条件。满意近似条件。3)校险电流环小时间常数近似处理条件。-J=-/!=333.3J利,33VO.(X)IxO.(X)I满意近似条件.计算调整器电阻和电容。电流调整器原理图如图3-7,按所用运算放大器取R,=20kC,各个电阻和电容值的计算如下：R.=KlRn=1.73620=34.72k,取40k:C,=0T=O37,取0.4/；,R140x10CIl=%=4-000,1=0.2/,取0.2成.R02010,*3.3

3、转速调整瑞设计及参数计算和电流环一样,把转速给定戏波和反馈滤波同时等效移到环内前向通道上，并将两个小惯性环节合并起来，近似成一个时间常数为A.的惯性环节，为门而意设计要求转速无差，在负载扰动作用点前面必需有一个积分环节，它应当包含在转速调整器ASR中，由丁在扰动作用点后面已经有r一个积分环节，因此开环传递函数应共有两个积分环节，应当设计成典型11型系统.不考虑负我扰动时，校正简化后的调速系统动态结构图如图3-8所示。：.,、aC-)(三)TV*2+D1.图3-8简化后转递环动态结构图图3-9为含给定漉波及反馈波波的模拟式Pl转速调整器，图中U：为转速给定电压,-为转速负反馈电压，调整器的输出就

4、是电流调整器的给定电压U；。图3-9含给定滤波及反馈迪波的模拟式PI*转速调整器转速调整器参数计算：确定时间常数：1) 电潦环等效时间常数0取匕八产0.5,则KJ4-=271,=2O.OO2=0.004sKt2) 转速滤波时间常数九.依据所用测速发电机纹波状况，取w=0.005.-3) 转速环小时间常数0.按小时间常数近似处理，取&=J+5=0.004+0.005=0.009.v。Kt选择转速调整器结构：依据设计要求G20%,并保证桎态转速无差，可用Pl型转速调整器。计算电流调整器参数：按跟随和抗扰性能都较好的原则，取力=5,则ASR的超前时间常数为:=hn=50.(X)9=0.045S系统转

5、速开环增益:=14812h+5+12/j7；2n2x25x().(X)9?电动机的电动势常数为：=U氾=OZVTMrnwn200ASR的比例系数为：(h+Df6x1.35x0.2x0.2-2haRT,a-250.0530.009校验近似条件：转速环截止频率：,=4=K3=1481.1xO045=66.7sT1)校验电流环传传递函数简化的条件IrK1II2501,.o3K3V0.002S满意简化条件。2)校验转速环小时间常数近似处理条件满意近似条件5)计算调整器电阻和电容：电流调整器原理图如图3-9所示，按所用运算放大器取R0=2()kC,各电阻和电容值计算如下：Rn=Kn0=242()An=4

6、80A,取480k:0.(X5480x10F=O.094取0.1/：4x0.005-20x10F=F,IRlzF4Matlab仿真验证4.1 稳定运行时电流环突然断线仿真分析在原电路图电潦环反馈环节串入一个乘法器，如图12所示，Slcp2初始值设为1,终值设为0,延时23,将Gain5作为反馈代替，Gain5参数设置/必/Z运行后，起先电路正常运行，2.5s后电流环突然断线。按设计要求，空载启动，经过电流上升阶段，电流快速上升，很快达到最大电潦，ASR进入饱和状态。因为是变负载扰动，所以恒流升速的电流时上升的，而此时转速不断的增大，所以转速反馈同样增大，ASR渐渐地变得不饱和。转速调速阶段，转

7、速超调后，ASR退饱和，电流很快下降，因为是带负我启动，所以电流降至额定电流值3.7A,转速稳定在设计的200rmin.2.5s后电流环断线，电流环失去电流反馈环节，电流很快增加，ll增加，n增加，转速环反馈增大，AUII削减，(r削减，削减,n减小，转速环反馈削减，AU,增大，如此循环，所以产生这样的震荡。orv图4-2检定运行时电流环突然断线的起动特速波形图4-3稳定运行时电流环突然断线的起动电流波形图4-4稳定运行时电流环突然断线的百流电压力图4-5稳定运行时电流环突然断线的ASR输出电压波形图4-6稳定运行时电流环突然断线的ACR输出电压波形通过以上仿真可以看出，当电流环突然断线时，A

8、CR没有电流反馈环节，电流很快增加，转速反馈增大，与给定的偏差减小，ASR输出增大，ACR增大，转速反馈增大，依次这样真荡。在这个过程中，比例作用很快，枳分环节不够大，所以会真荡，此时系统不能正常运行。5心得及体会课程设计发端之始，思绪全无，举步维艰，对于理论学问学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”，丁是想起圣人之言“温故而知新”，便重拾教材，对学问系统而全面进行r梳理，遇到难处先是苦思冥想再向同学请教，最终娴熟驾驭了基本理论学问,而且领悟诸多平常学习难以理解驾驭的较难学问，学会了如何思索的思维方式，找到r设计的灵感。当时没有思路，诚如举步维艰，茫茫大地，不见道路.在对理论学问梳理驾驭之后，

9、茅塞顿开，榔喑花明,思路如泉涌，高歌“条条大路通罗马”.顿悟，没有思路便无出路，原来思路即出路.此次课程设计让我对课本上的学问有更加深化的解,特殊是对系统设计部分的理论学问，在仔细阅读课本的同时还要去图书馆查阅一些系统设计方面的资料，并且要考虑许多东西,更要学习一些其他以前未曾接触的学问“在这个设计中最甫要的部分就是参数的选择,只有把参数的问题解决了其他一切问题都好办，最终才能得到正确的仿真结果.何时在设计过程中要求我们有足够的耐性，对仿真参数进行调试，并依据仿真结果修改参数，直到得到满意要求的仿真结果。这次课程设计，虽然这次课程设计没有想象中的那么简洁，花费了许多的时间来搭建模型，调整参数，

10、不断地试验，虽说花费了大量的时间但是最终最终完成了预定的目的，收获颇丰，也很好的姒炼了自己运用学问的实力。至新巩固了有关双闭环直流调速系统的相关学问，培育了自己设计思维实力。进一步学习了MAT1.AB软件的相关应用。MAT1.AB软件在生活中的运用是特别广泛的，它在以后的专业课程的学习中应用也是很广泛的，驾驭好了MAT1.AB,这为以后的专业课程的学习聘有很大的帮助。在以后的学习中，自己还要渐渐学习，渐渐探究，更好的驾驭这个软件的运用。在设计中收获学问、收获阅历、收获成熟，在此过程中，通过查找大量资料，以及不懈的努力，不仅培育了独立思索、动手操作的实力，在各种其它实力上也都有了提高。努力的去弥

11、补自己的缺点，发展自己的优点，去充溢自己，只有在了解了自己的长短之后，则会更加珍惜我所拥有的，更加努力的去完善它，增进它。只有不断的测试自己，挑战自己，才能拥有更多的胜利和欢乐！享受过程，而不是结果！仔细对待每一件事，珍惜每一分一秒，学到最多的学问和方法，物炼自己的实力，这个是我课程设计中学到的最全要的东西，也是以后都将受益。参考文献1陈伯时等.电力拖动自动限制系统（第4版）.机械工业出版社,20102J徐月华,汪仁煌.Matlab在直流调速设计中的应用.广东工业高校，2001李发海,电机拖动基础（第3版）,北京：清华高校出版社，2005网梅志红.MAT1.AB程序设计培地及其应用.北京:清华高校出版社,2005|5|郑思让,限制系统仿真.中国林业出版社，2006