双闭环直流调速系统Simulink仿真

1。1双闭环直流系统的原理

ASR（速度调节器)根据速度指令Un＊和速度反馈Un的偏差进行调节,其输出是电流指令的给定信号Ui*(对于直流电动机来说，控制电枢电流就是控制电磁转矩，相应的可以调速）。 

ACR(电流调节器）根据Ui*和电流反馈Ui的偏差进行调节，其输出是UPE（功率变换器件的）的控制信号Uc。进而调节UPE的输出，即电机的电枢电压，由于转速不能突变，电枢电压改变后,电枢电流跟着发生变化，相应的电磁转矩也跟着变化，由Te-TL=Jdn/dt,只要Te与TL不相等转速会相应的变化。整个过程到电枢电流产生的转矩与负载转矩达到平衡，转速不变后，达到稳定.

1。2双闭环调速系统的动态结构图

设计的基本数据如下：晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路，直流电动机额定电压220V，额定电流136A，转速1460r/min，Ce=0.132Vmin/r，允许过载倍数λ=1.5，晶闸管装置的放大倍数Ki=40，电枢回路总电阻R=0.5Ω，时间常数，Tm=0。18s，电流反馈系数β=0。05V/A,转速反馈系数α=0。007Vmin/r,设计要求为：

（1）稳态指标：无静差。

 （2）动态指标:电流朝调量;空载启动到额定转速电流超调量.

1.3 电流调节器设置

根据设计要求，可以按照典型I型系统设计，电流调节器选用PI型,其传递函数为：

式中，ACR超前时间常数，比例系数，在设计过程中，对闸管装置传递函数近似条件,忽略反电动势对电流环影响的条件、小时间常数近似处理条件进行了校验。

1。4 转速调节器设计

由于设计要求无静差，转速调节器必须有积分环节,又根据动态要求，应按照典型Ⅱ型系统设计转速环，所以ASR选用PI调节器,其传递函数为：

式中，ASR的超前时间常数，比例系数，在设计过程中，对电流环传递函数简化条件，小时间常数近似处理条件进行了校验。

1。5  Simulink仿真

直流电机参数：,，，，电枢电阻,系统主电路总电阻，电枢回路电磁时间常数，机电时间常数；三相桥平均失控时间，触发器放大系数； 电流反馈系数，电流环滤波时间常数；转速反馈系数，转速环滤波时间常数。

图2 系统仿真模型

图中电流调节器参数设置为和，其中在忽略干扰，给定信号用单位阶跃信号代替时候进行仿真。

1.6  Simulink仿真结果

图3 电流仿真曲线

1.7 结论

    上述仿真表明，利用matlab仿真平台对直流调速系统理论设计与调试得系统的性能分析过程简单,同时，通过对系统进行仿真，可以准确地了解到理论设计与实际系统之间的偏差,逐步改进系统结构及参数，得到最优调节器参数，使得系统的调试得到简化,缩短了模型设计时间.最后，Simulink仿真方法必将在直流调速系统的设计中得到大量运用。