移相特性及子函数模块
在本模型中αmin=30°,Ucm=+10V,所以α=90°—(6*Uc)。
1.3.2 带限幅的PI调节器的封装
仿真模型与系统动态构图的各个环节基本上市对应的,需要指出的是。双闭环系统的转速和电流两个调节器都是有饱和特性和带输出限幅的pi调节器为了充分反映在饱和限幅非线性影响下调速系统的上作情况,需要构建考率饱和输出限幅的pi调节器,过程如下:
现行PI调节器的传递函数为:
式中,Kp为比例系数;Ki为积分系数;τ=KpKi。 上述PI调节器的传递杉树可以直接调用SIMULINK中的传递函数或零极点模块。而考虑饱和输出限幅的PI调节器模型如图4所示。模型中比例和积分调节分为两个通道,其中积分调节器integrate的限幅表示调节器的饱和限幅值,而调节器的输出限幅值有饱和模块saturation设定。当该调节器用作转速调节器ASR是,在启动中由于开始转
速偏差大,调节器输出很快达到输出限幅值,在转速超调后首先积分器退饱和,然后转速调节器输出才从限幅值开始下降。为了使系统模型跟简洁,利用SIMULINK的打包功能(great subsystem)将调节器模型缩小为一个分支模块,如图;
带饱和输出限幅的PI调节器及子系统模块
1.3.3 α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统整体的建模
将封装后的反组整流器与正组整流器,给定环节,ASR,ACR,直流电动机等一起可构成α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统的仿真模型,在电动机的负载转矩输入端TL接入阶跃(step)模块,用于设置负载转加载的时刻,和用于限制负载转矩的最大值,如图所示
α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统整体的模型 2,α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统仿真实例及分析
α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统的仿真模型中,交流电源(au,bu,cu)两组反并联的整流器(VF,VR)和两组触发器(synchronized 6-pulse generator),环流电抗器(Lc1~Lc4),平波电抗器Ld和电动机组成可逆系统的主电路。控制回路由转速给定,转速调节器ASR,电流调节器ACR,倒相器和移相控制器等模块组成,其中给定环节可以通过切换开关选择电动机转向,在需要改变转向时,双击该开关即可正转到反
转或反转到正转的给定切换。转速和电流的反馈信号均取自电动机测量单元的输出。转速调节器ASR和电流调节器ACR有带输出限幅的PI调节器分支电路来完成。
2.1 系统主要环节的仿真参数
给定信号:有两个常数模块和手动切换开关组成。 电源:交流220V 50Hz 直流220V
电机参数:电枢电阻Ra=0.21Ω;电枢电感La=2mH;转动惯量J=1.29kg*m;励磁电阻Rf=14.7Ω;励磁电感Lf=0亨励磁与电枢绕组互感Laf=0.084;其他为原件默认值
ASR为PI调节器,其中:Kp=11.7:;Kn=11.49。 ACR为PI调节器,其中;Kp=1.786;Ki=33.3。 电抗器:Lc~Lc4为0.02H,Ld的值为0.035H。 2.2 仿真波形及分析
对图的α=β配合控制的有环流直流可逆调速系统进行仿真,得到调速系统在幅值为10的正负阶跃给定信号,仿真时间为8S的情况下,的到电枢转速和电流的仿真波形如图所示。图中电流和转速为相对值。从仿真曲线知,当系统给定信号变极性时:①输出转速能够很好地跟随转速给定信号,过度过程性能好;转速极性也随给定信号改变极性;由于电机有机械惯性的滤波作用,速度输入相应曲线谐波成分比较少。②随着给定信号改变极性电枢电流也改变极性,说明实现了转矩可逆;电流波形上升和下降沿很陡,动态性能很好;③由于α=β配合控制的有环流直
流可逆调速系统可实现快速回馈制动,转速幻想是减速很快,换向性能较优,速度仿真曲线很好地证明了这一点。
仿真后系统转速及电枢电流的波形 仿真了8s的变化过程,其中0-2.5s为系统的正转启动过程,2.5-4s为系统的加载过程,4-8s为系统的反转过程。在启动过程中可以看到,系统经历了电流上升,恒流升速和转速调节三个阶段,在转速超调后电流迅速下降并且出现负向电流,这与不可逆调速系统的启动过程不同,因为不可逆调速系统不能产生反向电流,而可逆系统反转整流器可以提供反向电流,并加快启动的调节过程因为是理想空载启动,启动结束时电枢电流为零,在2.5s时,电动机加上负载,转速发生波动,并且电流增加,经过1s左右时间的调整,系统达到新的平衡状态,转速恢复到1450r/min,电流上升120A。
启动后4s转速给定转速从“+”切换到“-”,系统进入反转的调节转台。电枢电流迅速改变方向,并从正变到负的最大值,电动机转速也由正变负,系统经历了本桥逆变和反接制动两个阶