第3章電力拖動自動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)(第5版)

第3章電力拖動自動控制系統(tǒng)運(yùn)動控制系統(tǒng)(第5版)第一頁，共94頁。第3章目錄3.1有靜差的轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與靜特性分析，閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的反饋控制規(guī)律，穩(wěn)定性分析）3.2無靜差的轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)（比例積分控制規(guī)律、穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算）3.3轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的限流保護(hù)3.4轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真第二頁，共94頁。

3.1.1比例控制轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與靜特性

轉(zhuǎn)速開環(huán)系統(tǒng)控制系統(tǒng)存在的問題：對負(fù)載擾動沒有任何抑制作用第三頁，共94頁。3.1.1比例控制轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與靜特性

引入負(fù)反饋，在負(fù)反饋基礎(chǔ)上的“檢測誤差，用以糾正誤差”這一原理組成的系統(tǒng)，其輸出量反饋的傳遞途徑構(gòu)成一個(gè)閉合的環(huán)路，因此被稱作閉環(huán)控制系統(tǒng)。在直流調(diào)速系統(tǒng)中，被調(diào)節(jié)量是轉(zhuǎn)速，所構(gòu)成的是轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)。

第四頁，共94頁。圖3-1

帶轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖第五頁，共94頁。電壓比較環(huán)節(jié)比例調(diào)節(jié)器測速反饋環(huán)節(jié)

電力電子變換器

直流電動機(jī)Kp——比例調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)α——轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)（V·min/r）第六頁，共94頁。靜特性方程式（3-1）式中:——閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性表示閉環(huán)系統(tǒng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載電流（或轉(zhuǎn)矩）間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系。第七頁，共94頁。圖3-2

轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（a）閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)第八頁，共94頁。圖3-2

轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（b）只考慮給定作用時(shí)的閉環(huán)系統(tǒng)第九頁，共94頁。圖3-2

轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖（c）只考慮擾動作用時(shí)的閉環(huán)系統(tǒng)第十頁，共94頁。3.1.2比例控制的直流調(diào)速系統(tǒng)1．開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性和比例控制閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的關(guān)系開環(huán)機(jī)械特性為

(3-2)

式中，表示開環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速，表示開環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降。比例控制閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性為

(3-3)

式中，表示閉環(huán)系統(tǒng)的理想空載轉(zhuǎn)速，表示閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降。第十一頁，共94頁。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖第十二頁，共94頁。（1）閉環(huán)系統(tǒng)靜特性可以比開環(huán)系統(tǒng)

機(jī)械特性硬得多在同樣的負(fù)載擾動下，開環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降落閉環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速降落它們的關(guān)系是

(3-4)第十三頁，共94頁。（2）閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率要比開環(huán)系統(tǒng)

小得多閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率為開環(huán)系統(tǒng)的靜差率為當(dāng)時(shí)， （3-5）第十四頁，共94頁。（3）如果所要求的靜差率一定，則

閉環(huán)系統(tǒng)可以大大提高調(diào)速范圍如果電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速都是nN，最低速靜差率都是s，可得開環(huán)時(shí)，

閉環(huán)時(shí)，

得到 （3-6）第十五頁，共94頁。結(jié)論:比例控制的直流調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)硬得多的穩(wěn)態(tài)特性,即負(fù)載引起的轉(zhuǎn)速降落減小了,從而保證在一定靜差率的要求下,能夠獲得更寬的調(diào)速范圍.問題:電樞回路的總電阻并沒變化,但是轉(zhuǎn)速降落為什么減小了呢?第十六頁，共94頁。轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖第十七頁，共94頁。圖3-3閉環(huán)系統(tǒng)靜特性和開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性的關(guān)系

閉環(huán)系統(tǒng)如何減小加載引起的轉(zhuǎn)速降落?第十八頁，共94頁。開環(huán)系統(tǒng)

Idn

例如：在圖3-3中工作點(diǎn)從AA′

閉環(huán)系統(tǒng)IdnUnUnUc

nUd0

例如：在圖3-3中工作點(diǎn)從AB比例控制直流調(diào)速系統(tǒng)能夠減少穩(wěn)態(tài)速降的實(shí)質(zhì)在于它的自動調(diào)節(jié)作用，在于它能隨著負(fù)載的變化而相應(yīng)地改變電樞電壓，以補(bǔ)償電樞回路電阻壓降的變化。第十九頁，共94頁。例題3-1

在例題2-2中，龍門刨床要求D=20，s≤5%，已知Ks=30,α=0.015Vmin/r，Ce=0.2Vmin/r，采用比例控制閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)滿足上述要求時(shí)，比例放大器的放大系數(shù)應(yīng)該有多少？第二十頁，共94頁。解:開環(huán)系統(tǒng)額定速降為=275r/min，閉環(huán)系統(tǒng)額定速降須為2.63r/min，由式（3-4）可得則得即只要放大器的放大系數(shù)等于或大于46。第二十一頁，共94頁。反饋控制規(guī)律只有比例放大器的反饋控制系統(tǒng)，其被調(diào)量仍是有靜差的。

只有K=，才能使ncl=0，而這是不可能的。過大的K值也會導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

第二十二頁，共94頁。反饋控制系統(tǒng)的作用是：抵抗擾動，服從給定。一方面能夠有效地抑制一切被包含在負(fù)反饋環(huán)內(nèi)前向通道上的擾動作用；另一方面則能緊緊跟隨著給定作用，對給定信號的任何變化都是唯命是從。反饋控制規(guī)律第二十三頁，共94頁。圖3-4閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的給定作用和擾動作用第二十四頁，共94頁。系統(tǒng)的精度依賴于給定和反饋檢測的精度。反饋控制系統(tǒng)無法鑒別是給定信號的正常調(diào)節(jié)還是外界的電壓波動。反饋通道上有一個(gè)測速反饋系數(shù)，它同樣存在著因擾動而發(fā)生的波動，由于它不是在被反饋環(huán)包圍的前向通道上，因此也不能被抑制。反饋控制規(guī)律第二十五頁，共94頁。問題:增加比例調(diào)節(jié)器的比例系數(shù),可以減小轉(zhuǎn)速降落,從而擴(kuò)大調(diào)速范圍,理論上當(dāng)比例系數(shù)為無窮大時(shí),系統(tǒng)基本上就沒有轉(zhuǎn)速降落了,調(diào)速范圍可以無限大,比例系數(shù)可以無限增大嗎?注意:分析系統(tǒng)靜特性的前提是系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的3.1.4比例控制轉(zhuǎn)速閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性第二十六頁，共94頁。2．轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型建立系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學(xué)模型的基本步驟如下：根據(jù)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的物理規(guī)律，列出描述該環(huán)節(jié)動態(tài)過程的微分方程。求出各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。組成系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，并求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。第二十七頁，共94頁。第二十八頁，共94頁。比例放大器的傳遞函數(shù)電力電子變換器的傳遞函數(shù)測速反饋的傳遞函數(shù)(2-33)（2-42）(2-43)第二十九頁，共94頁。圖3-5

他勵(lì)直流電動機(jī)在額定勵(lì)磁下的等效電路假定主電路電流連續(xù)，動態(tài)電壓方程為

(3-9)忽略粘性摩擦及彈性轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)軸上的動力學(xué)方程為

(3-10)電樞電壓電樞電流電磁轉(zhuǎn)矩機(jī)械運(yùn)動直流電動機(jī)運(yùn)行原理電壓方程運(yùn)動方程反電動勢第三十頁，共94頁。額定勵(lì)磁下的感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩分別為

(3-11) (3-12)——包括電動機(jī)空載轉(zhuǎn)矩在內(nèi)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，（N·m）

——電力拖動裝置折算到電動機(jī)軸上的飛輪慣量，(N·m2)——電動機(jī)額定勵(lì)磁下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)，(N·m/A)再定義下列時(shí)間常數(shù)：

——電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)(s)——電力拖動系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)(s)第三十一頁，共94頁。整理后得

(3-13)

(3-14)式中，——負(fù)載電流（A）。第三十二頁，共94頁。在零初始條件下，取拉氏變換，得電壓與電流間的傳遞函數(shù)

(3-15)電流與電動勢間的傳遞函數(shù)

(3-16)第三十三頁，共94頁。圖2-21額定勵(lì)磁下直流電動機(jī)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖(a)電壓電流間的結(jié)構(gòu)框圖

(b)電流電動勢間的結(jié)構(gòu)框圖

(c）直流電動機(jī)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖第三十四頁，共94頁。直流電動機(jī)有兩個(gè)輸入量，一個(gè)是施加在電樞上的理想空載電壓Ud0，是控制輸入量，另一個(gè)是負(fù)載電流IdL。擾動輸入量。如果不需要在結(jié)構(gòu)圖中顯現(xiàn)出電流，可將擾動量的綜合點(diǎn)移前，再進(jìn)行等效變換，得圖2-22。第三十五頁，共94頁。額定勵(lì)磁下的直流電動機(jī)是一個(gè)二階線性環(huán)節(jié)，時(shí)間常數(shù)Tm表示機(jī)電慣性時(shí)間常數(shù)Tl表示電磁慣性。圖3-7

直流電動機(jī)動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖的變換第三十六頁，共94頁。圖3-8轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖第三十七頁，共94頁。轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)(3-19)式中第三十八頁，共94頁。轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)（3-20）第三十九頁，共94頁。比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的

動態(tài)穩(wěn)定性比例控制閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為

(3-21)根據(jù)三階系統(tǒng)的勞斯-古爾維茨判據(jù)，系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是 即

(3-22)第四十頁，共94頁。例題3-2

在例題3-1中，系統(tǒng)采用的是三相橋式可控整流電路，已知電樞回路總電阻，電感量3mH，系統(tǒng)運(yùn)動部分的飛輪慣量，試判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第四十一頁，共94頁。解：電磁時(shí)間常數(shù)機(jī)電時(shí)間常數(shù)

晶閘管裝置的滯后時(shí)間常數(shù)為

為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，應(yīng)滿足的穩(wěn)定條件：閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性和例題3-1中穩(wěn)態(tài)性能要求是矛盾的。第四十二頁，共94頁。例題3-3

在上題的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)中，若改用全控型器件的PWM調(diào)速系統(tǒng)，電動機(jī)不變，電樞回路參數(shù)為：，，，PWM開關(guān)頻率為8。按同樣的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，，該系統(tǒng)能否穩(wěn)定？如果對靜差率的要求不變，在保證穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)能夠達(dá)到的最大調(diào)速范圍有多少？第四十三頁，共94頁。解：第四十四頁，共94頁。按照穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)、要求

PWM調(diào)速系統(tǒng)能夠在滿足穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)要求下穩(wěn)定運(yùn)行。（見例題2-2）<337.5第四十五頁，共94頁。

若系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀況，第四十六頁，共94頁。3.2無靜差的轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在比例控制直流調(diào)速系統(tǒng)中，系統(tǒng)轉(zhuǎn)速仍是有降落的。減小穩(wěn)態(tài)誤差可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。能否通過改進(jìn)調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差控制呢？如把比例調(diào)節(jié)器換成PID調(diào)節(jié)器之后解決這個(gè)問題。第四十七頁，共94頁。圖3-9 有靜差調(diào)速系統(tǒng)突加負(fù)載時(shí)的動態(tài)過程第四十八頁，共94頁。3.2.1積分調(diào)節(jié)器和積分控制規(guī)律在輸入轉(zhuǎn)速誤差信號ΔUn的作用下，積分調(diào)節(jié)器的輸入輸出關(guān)系為

（3-23）其傳遞函數(shù)是

（3-24）其中，τ——積分時(shí)間常數(shù)。第四十九頁，共94頁。圖3-10積分調(diào)節(jié)器的輸入和輸出動態(tài)過程

輸入ΔUN是階躍信號，則輸出Uc

按線性規(guī)律增長。當(dāng)輸出值達(dá)到積分調(diào)節(jié)器輸出的飽和值Ucm時(shí)，便維持在Ucm不變。第五十頁，共94頁。圖3-10積分調(diào)節(jié)器的輸入和輸出動態(tài)過程只要ΔUn>0，積分調(diào)節(jié)器的輸出Uc便一直增長；只有達(dá)到ΔUn=0時(shí)，Uc才停止上升；只有到ΔUn變負(fù)，Uc才會下降。當(dāng)ΔUn=0時(shí)，Uc并不是零，而是某一個(gè)固定值Ucf

第五十一頁，共94頁。突加負(fù)載時(shí)，由于Idl的增加，轉(zhuǎn)速n下降，導(dǎo)致ΔUn變正，在積分調(diào)節(jié)器的作用下，Uc上升，電樞電壓Ud上升，以克服Idl增加的壓降，最終進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)。圖3-11 積分控制無靜差調(diào)速系統(tǒng)突加負(fù)載時(shí)的動態(tài)過程第五十二頁，共94頁。第五十三頁，共94頁。積分控制規(guī)律和比例控制規(guī)律的根本區(qū)別：比例調(diào)節(jié)器的輸出只取決于輸入偏差量的現(xiàn)狀，而積分調(diào)節(jié)器的輸出則包含了輸入偏差量的全部歷史。積分調(diào)節(jié)器到穩(wěn)態(tài)時(shí)ΔUn=0，只要?dú)v史上有過ΔUn

，其積分就有一定數(shù)值，足以產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)運(yùn)行所需要的控制電壓。第五十四頁，共94頁。3.2.2比例積分控制規(guī)律比例積分調(diào)節(jié)器（PI調(diào)節(jié)器）的輸入輸出關(guān)系為

（3-25）式中，Uin——PI調(diào)節(jié)器的輸入，Uex——PI調(diào)節(jié)器的輸出。其傳遞函數(shù)為 （3-26）式中，Kp

、τ——PI調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)、積分系數(shù)令τ1=Kpτ，則PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)也可寫成如下形式

（3-27）表明，PI調(diào)節(jié)器也可用積分和比例微分兩個(gè)環(huán)節(jié)表示，式中，τ1——微分項(xiàng)中的超前時(shí)間常數(shù)。第五十五頁，共94頁。用運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)PI調(diào)節(jié)器的輸入極性和輸出極性是反相的；

(3-28)式中

Rbal為運(yùn)算放大器同相輸入端的平衡電阻。圖3-12比例積分（PI）調(diào)節(jié)器線路圖第五十六頁，共94頁。PI控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，又克服了各自的缺點(diǎn)。比例部分能迅速響應(yīng)控制作用，積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)偏差。第五十七頁，共94頁。在t=0時(shí)就有Uex(t)=KpUin，實(shí)現(xiàn)了快速控制；隨后Uex(t)按積分規(guī)律增長，。在t=t1時(shí)，Uin=0，。圖3-13PI調(diào)節(jié)器的輸入輸出特性第五十八頁，共94頁。在閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，采用PI調(diào)節(jié)器輸出部分Uc由兩部分組成，比例部分①和ΔUn成正比，積分部分②表示了從t=0到此時(shí)刻對ΔUn(t)的積分值，Uc是這兩部分之和。圖3-14閉環(huán)系統(tǒng)中PI調(diào)節(jié)器的輸入和輸出動態(tài)過程第五十九頁，共94頁。無靜差的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)參數(shù)設(shè)計(jì)

(3-29)

(3-30)輸出的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關(guān)，而是由它后面環(huán)節(jié)為了保證輸入為零的需要決定的。第六十頁，共94頁。3.3轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的

限流保護(hù)3.3.1 轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的過流問題在轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)上突加給定電壓時(shí)，電樞電壓立即達(dá)到它的最高值，對電動機(jī)來說，相當(dāng)于全壓起動，會造成電動機(jī)過流。當(dāng)直流電動機(jī)被堵轉(zhuǎn)時(shí)，電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過允許值。如果只依靠過流繼電器或熔斷器來保護(hù)，過載時(shí)就跳閘。第六十一頁，共94頁。系統(tǒng)中必須有自動限制電樞電流的環(huán)節(jié)。引入電流負(fù)反饋，可以使它不超過允許值。但這種作用只應(yīng)在起動和堵轉(zhuǎn)時(shí)存在，在正常的穩(wěn)速運(yùn)行時(shí)又得取消。當(dāng)電流大到一定程度時(shí)才出現(xiàn)的電流負(fù)反饋，叫做電流截止負(fù)反饋。第六十二頁，共94頁。3.3.2帶電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的

直流調(diào)速系統(tǒng)圖3-16

電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)（a）利用獨(dú)立直流電源作比較電壓（b）利用穩(wěn)壓管產(chǎn)生比較電壓第六十三頁，共94頁。1．電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)電流反饋信號取自串入電動機(jī)電樞回路中的小阻值電阻Rs，IdRc正比于電流。圖3-16(a)中用獨(dú)立的直流電源作為比較電壓Ucom，其大小可用電位器調(diào)節(jié)，在IdRc與Ucom之間串接一個(gè)二極管VD，當(dāng)IdRc>Ucom時(shí)，二極管導(dǎo)通，電流負(fù)反饋信號Ui即可加到放大器上去；當(dāng)IdRc≤Ucom時(shí)，二極管截止，Ui消失。圖3-16(b)中利用穩(wěn)壓管VST的擊穿電壓Ubr作為比較電壓Ucom

。截止電流

Idcr=Ucom/Rs第六十四頁，共94頁。當(dāng)輸入信號IdRc-Ucom>0時(shí)，輸出Ui=IdRc-Ucom，當(dāng)IdRc-Ucom≤0時(shí)，輸出Ui=0。圖3-17電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的輸入輸出特性第六十五頁，共94頁。圖3-18帶電流截止負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖第六十六頁，共94頁。2．帶電流截止負(fù)反饋比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖和靜特性當(dāng)Id≤Idcr時(shí)，電流負(fù)反饋被截止，靜特性與只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜特性相同， （3-32）當(dāng)Id>Idcr后，引入了電流負(fù)反饋，靜特性變成

（3-33）第六十七頁，共94頁。圖3-19

帶電流截止負(fù)反饋比例控制閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性CA段:

電流負(fù)反饋被截止AB段:

電流負(fù)反饋起作用第六十八頁，共94頁。電流負(fù)反饋的作用相當(dāng)于在主電路中串入一個(gè)大電阻。比較電壓與給定電壓的作用一致，好象把理想空載轉(zhuǎn)速提高到（3-34）第六十九頁，共94頁。令n=0，得到堵轉(zhuǎn)電流Iabl

，

（3-35）一般KpKsRs>>R，因此

（3-36）Iabl應(yīng)小于電動機(jī)允許的最大電流，一般為

Iabl=（1.5~2）IN截止電流應(yīng)大于電動機(jī)的額定電流，取

Idcr=（1.1~1.2）IN第七十頁，共94頁。3．帶電流截止的無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)圖3-20無靜差直流調(diào)速系統(tǒng)第七十一頁，共94頁。TA為檢測電流的交流互感器，經(jīng)整流后得到電流反饋信號Ui。當(dāng)電流達(dá)到截止電流Idcr時(shí)，Ui高于穩(wěn)壓管VS的擊穿電壓，使晶體三極管VBT導(dǎo)通，忽略晶體三極管VBT導(dǎo)通壓降，則PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓Uc為零，電力電子變換器UPE的輸出電壓Ud=0，達(dá)到限制電流的目的。第七十二頁，共94頁。3.4轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真MATLAB/SIMULINK仿真平臺下構(gòu)建轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)仿真平臺簡單介紹如何借助仿真分析系統(tǒng)工作過程。第七十三頁，共94頁。3.4.1轉(zhuǎn)速閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真平臺直流電動機(jī)：型號為Z4-132-1，額定電壓400V，額定電流

52.2A，額定轉(zhuǎn)速為2610r/min，反電動勢系數(shù)=0.1459Vmin/r，允許過載倍數(shù)=1.5；PWM變換器開關(guān)頻率：8KHz，放大系數(shù)：=107.5；(538/5=107.5)

電樞回路總電阻：；

時(shí)間常數(shù)：電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)=0.0144s，電力拖動系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)=0.18s；轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)

；對應(yīng)額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓

。第七十四頁，共94頁。圖3-21比例積分控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖第七十五頁，共94頁。3.4.2仿真模型的建立圖3-22SIMULINK模塊瀏覽器窗口進(jìn)入MATLAB，單擊MATLAB命令窗口工具欄中的SIMULINK圖標(biāo)，或直接鍵入SIMULINK命令，打開SIMULINK模塊瀏覽器窗口，第七十六頁，共94頁。(1)打開模型編輯窗口：通過單擊SIMULINK工具欄中新模型的圖標(biāo)或選擇→Model菜單項(xiàng)實(shí)現(xiàn)。(2)復(fù)制相關(guān)模塊：雙擊所需子模塊庫圖標(biāo)，則可打開它，以鼠標(biāo)左鍵選中所需的子模塊，拖入模型編輯窗口。在本例中拖入模型編輯窗口的為：把Source組中的Step模塊拖入模型編輯窗口；把MathOperations組中的Sum模塊和Gain模塊分別拖入模型編輯窗口；把Continuous組中的TransferFcn模塊和Integrator模塊拖入模型編輯窗口；把Sinks組中的Scope模塊拖入模型編輯窗口；把discontinuous組中的relay模塊和saturation模塊拖入編輯窗口；把source組中的repeatingsequence模塊拖入編輯窗口；把LogicandbitOperations中的LogicalOperator模塊拖入編輯窗口；把simulinkPowersystem模塊庫中universalbridge拖入編輯窗口。。

第七十七頁，共94頁。(3)修改模塊參數(shù)：雙擊模塊圖案，則出現(xiàn)關(guān)于該圖案的對話框，通過修改對話框內(nèi)容來設(shè)定模塊的參數(shù)。第七十八頁，共94頁。圖3-23

加法器模塊對話框描述加法器三路輸入的符號，|表示該路沒有信號，用|+-取代原來的符號。得到減法器。第七十九頁，共94頁。圖3-24

傳遞函數(shù)模塊對話框例如，0.002s+1是用向量[0.0021]來表示的。分子多項(xiàng)式系數(shù)

分母多項(xiàng)式系數(shù)