PI调节器控制的双闭环串级调速系统的设计..pdf资源-CSDN文库

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目录

第一章概述.................................................................................................2

第二章、双闭环控制串级调速系统的设计...............................................3

1.1 双闭环串级调速系统的组成...........................................................3

1.2 转子整流电路工作状态的选择......................................................4

1.3 系统的动态数学模型的建立...........................................................6

1.4 异步电动机和转子直流回路参数传递函数计算..........................9

1.5 调节器参数的计算与设计.............................................................10

第三章、串级调速系统的 SIMULINK 仿真与分析...............................13

总结.............................................................................................................15

附录.............................................................................................................15

参考文献.....................................................................................................16

2

第一章概述

现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化，因此必然要与各种控制

元件组成的自动控制系统联系起来，而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的

简称。在这一系统中可对生产机械进行自动控制。随着近代电力电了技术和计算

机技术的发展以及现代控制理论的应用，自动化电力拖动正向着计算机控制的生

产过程自动化的方向迈进。以达到高速、优质、高效率地生产。在大多数综合自

动化系统中，自动化的电力拖动系统仍然是不可缺少的组成部分。另外，低成本

自动化技术与设备的开发，越来越引起国内外的注意。特别对于小型企业，应用

适用技术的设备，不仅有益于获得经济效益，而且能提高生产率、可靠性与柔性，

还有易于应用的优点。自动化的电力拖动系统更是低成本自动化系统的重要组成

部分。

串级调速源于英语“cascade control”，意为“级联控制”，系指当时异步

机转子与外附的直流电动机两级联接所形成的调速，虽然后来改进，用静止的电

力电子变流装置和变压器取代直流电动机，但串级调速的称谓被习惯地沿用下来。

绕线异步电动机在转子回路中串接一个与转子电动势同频率的附加电动通过改变

值大小和相位可实现调速。这样，电动机在低速运行时，转子中的转差率只有小

部分被转子绕组本身电阻所消耗，而其余大部分被附加电动势所吸收，利用产生 E

的装置可以把这部分转差功率回馈到电网，使电动机在低速运行时仍具有较高的

效率。这种在绕线转子异步电动机转子回路串接附加电动势的调速方法称为串级

调速。串级调速是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电势而产生的。它

属于变转差率来实现串级调速的。与转子串电阻的方式不同，串级调速可以将异

步电动机的功率加以应用（回馈电网或是转化为机械能送回到电动机轴上），因

此效率高。串级调速能实现无级平滑调速，低速时机械特性也比较硬，它完全克

服了转子串电阻调速的缺点，具有高效率、无级平滑调速、较硬的低速机械特性

等优点,是一种经济、高效的调速方法。

本次设计给定对象为某双闭环串级调速系统电机，设计时要对各环节参数计

算和 PI控制器的设计。电流环按 I型、转速环按Ⅱ进行整定，并对 PI控制器控

制的串级调速系统进行仿真。

串级调速就是在异步电机转子侧串入一个可变频、可变幅的电压。首先，它

应该是可平滑调节的，以满足对电动机转速平滑调节的要求；其次，从节能的角

度看，希望产生附加直流电动势的装置能够吸收从异步电动机转子侧传递来的转

差功率并加以利用。根据以上两点要求，较好的方案是采用工作在有源逆变状态

的晶闸管可控整流装置作为产生附加直流电动势的电源。

首先进行，串级调速系统的动态数学模型建立。其次求出，转子直流回路的

传递函数、异步电动机的传递函数。最后，进行转速调节器和电流调节器的设计。

将异步电动机和转子直流回路都画成传递函数框图，再考虑转速调节器和电流调

节器的给定滤波和反馈滤波环节就可直接画出双闭环串级调速系统的动态结构框

图。根据动态结构框图，在 MATLAB软件中，将出双闭环串级调速系统的动态结构

框图中的每一个模块用 SIMULINK作出，根据求出的参数进行参数值的修改，START

SIMULATION，双击示波器即可观察调速时波形的变化。通过对转速变化的分析，

可以对调速系统性能进行分析。

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