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电力电子第八次 第八组 刘雨辰 姚艺翔 李凌霄 - 1
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2022-08-08
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1.变频方式 实现变频的方式主要有2种,即交-交变频和交-直-交变频 2.变频控制方式 变频器的控制方式主要是指针对频率、电压参数的适当变化控制,实现对电动机磁
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电 力 电 子 第 八 次 研 讨 课 报 告
电 气 工 程 学 院
电气工程及其自动化 专 业
李凌霄 2150400244
刘雨辰 2150400247
姚艺翔 2150400257
二〇一七年十二月
1
目录
一、实验目的…………………………………………………2
二、实验内容…………………………………………………2
三、实验理论…………………………………………………2
3.1 PID 调节……………………………………………………2
3.2 整流端拓扑结构……………………………………………5
3.3 变频调速的基本方法………………………………………6
3.4 题目仿真理论依据…………………………………………9
四、实验理论………………………………………………10
4.1 拓扑与仿真………………………………………………10
4.2 两种拓扑的比较…………………………………………15
2
题目 电机拖动系统的仿真与研究
一、 实验目的
通过对电机拖动系统进行仿真,理解电机工作状态与各项参数之间的关
系。并学习如何用 PID 负反馈控制交直电压变化。
二、实验内容
电机拖动系统:交直交变频器,相电压 110V 三相交流电压输入,控制鼠笼
式异步电机转速可调,实现异步电机四象限运行的。电机正、反向电动运行,
转速 900r/min. 电机正、反向发电状态,转速 1200r/min. 提示:整流端变流器
应闭环控制直流侧电压(推荐),或者在直流母线上增加直流电压源。
a) 通过改变变频器三相输出电压的频率和幅值,调节电机转速;
b) 通过改变电机负载转矩 Tm,使电机工作于电动和发电状态;
c) 通过改变变频器三相输出电压的相序,实现电机的正转和反转;
电机参数(三):
Rotor type: Squirrel-cage;
Mechanical input: Torque Tm;
Reference Frame: Stationary;
Nominal power, voltage (line-line), and frequency [ Pn(VA),Vn(Vrms),fn(Hz) ]:
[ 3*800, 110, 50 ];
Stator resistance and inductance[ Rs(ohm) Lls(H) ]: [ 0.635 1*2.0e-3 ];
Rotor resistance and inductance [ Rr'(ohm) Llr'(H) ]: [ 0.816 1.5e-3 ];
Mutual inductance Lm (H): 76.31e-3;
Inertia, friction factor, pole pairs [ J(kg.m^2) F(N.m.s) p() ]: [ 0.25 0 2];
Initial conditions [ 1,0 0,0,0 0,0,0 ]
三、实验理论
3.1 PID 调节理论
由题目要求,本题中
整流端变流器通过 PID 闭
环控制直流侧电压,使其
达到稳定理想状态。 通
过右图模块,可实现 PID
调节功能,使整流端变流
器闭环控制直流侧电压。
3
PID 调节器的结构如下:
PID 控制器可以分为连续系统与离散系统,其中,连续 PID 便于使用模拟
器件搭建控制电路,离散 PID 多用于数字信号处理中。
连续系统 PID 控制的传递函数:
G
J
(
𝑠
)
=
𝑃
+
𝐼
1
𝑠
+
𝐷
𝑁
1
+
𝑁
1
𝑠
离散系统 PID 调节公式如下:
u
(
k
)
=
𝐾
p
(
𝑘
)
+
𝐾
𝑖
𝑘
𝑗
=
0
𝑒(𝑗)
+
𝐾
𝑑
[
𝑒
(
𝑘
)
―
𝑒
(
𝑘
―
1
)
]
其中
𝐾
𝑖
=
𝐾
𝑝
𝑇
𝑇
𝑖
为积分系数,
𝐾
𝑑
=
𝐾
𝑝
𝑇
𝑇
𝑑
为微分系数
Kp: 比例系数 ----- 比例带(比例度)P:输入偏差信号变化的相对值与输出
信号变化的相对值之比的百分数表示 (比例系数的倒数)
T:采样时间 Ti: 积分时间 Td: 微分时间
比例(P)控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比
例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)。
积分(I)控制
为消除稳态误差,在控制器中引入“积分项”。积分项对误差取决于时间
的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会
随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直
到等于零。则比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分(D)控制
在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)
成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失
稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑
制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作
用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是
说,在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差
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