双闭环直流调速系统的设计和仿真实验报告.doc

双闭环直流调速系统是一种广泛应用在电机控制中的高级控制系统，其设计目的是为了实现精确的速度控制和电流控制。在这个系统中，通常包括一个速度环和一个电流环，它们通过负反馈的方式互相连接，以达到高性能的动态响应。 1. **双闭环直流调速系统的基本原理** 双闭环直流调速系统主要由三相调压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等部件构成。其中，晶闸管整流调速装置通过改变输入电压的相位来调整输出的直流电压，进而改变电动机的转速。速度环和电流环分别对电动机的转速和电流进行闭环控制。电流环作为内环，负责快速调整电流以保持电机稳定运行；速度环作为外环，主要控制电机的转速，使其能够准确跟踪设定值。 2. **系统组成** - **三相调压器**：提供可调的交流电源。 - **晶闸管整流调速装置**：将三相交流电转换为直流电，并通过改变控制角来调整电压。 - **平波电抗器**：减少电流脉动，提高电机运行稳定性。 - **电动机-发电机组**：电动机是执行机构，发电机组用于检测电机转速。 3. **设计要求** - 电机参数：例如，220V，136A，1460r/min的直流电动机，有特定的电气特性，如时间常数、反馈系数等。 - 设计目标：电流超调量不超过5%，转速无静差，空载起动到额定转速时的转速超调量不超过10%。 4. **调节器设计** - **电流调节器(ACR)**：采用PI调节器，设计中需要确定电流环的时间常数、选择合适的结构，并进行参数计算和近似条件的校验。 - **转速调节器(ASR)**：同样为PI调节器，考虑无静差要求，选取适当的超前时间常数和比例系数，并进行近似条件的验证。 5. **仿真模型和分析** 使用MATLAB的SIMULINK工具建立仿真模型，模拟电流环和双闭环控制系统的动态行为。通过调整调节器参数，如电流环的增益和超前时间常数，可以分析系统在阶跃响应下的性能，如超调量和上升时间。 双闭环直流调速系统的设计涉及到多个环节，包括硬件配置、控制策略的选择和参数优化。通过合理的仿真和试验，可以实现高精度和快速响应的电机控制，满足不同应用的需求。