基于MATLAB的单闭环速度负反馈直流速度控制系统仿真

一、系统原理

为了提高直流调速系统的动态和静态性能指标，一般采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。如果速度调节指标不高，则使用单闭环系统；如果速度调节指标高，则使用多闭环系统。根据反馈，可以分类为转速反馈、电流反馈、电压反馈等。在单闭环系统中，更多地使用转速单闭环。

在该装置中，旋转速度单闭环实验将反映速度变化的电压信号作为反馈信号，在“速度转换”后接收“速度调节器”的输入部，并与“给定”电压进行比较，获得用作控制整流桥的“触发电路”的相移控制电压UCt，通过放大器在晶闸管的栅极极和阴极之间触发脉冲，从而改变“三相全控制整流器”的输出电压电动机的速度随给定电压的变化而变化，电动机的最大速度由速度调节器的输出极限量确定，速度调节器使用p(比例)调整对步长输入有稳态误差，必须将调节器转换为PI(比例积分)调整以消除上述误差。此时，如果“给定”恒定，闭环系统就起到抑制速度变化的作用，电动机负荷或电源电压波动时，电动机的速度可以在一定范围内稳定地变化。

图1-1速度单闭环系统结构

二、系统模拟

1、系统建模和模型模拟参数设置

(1)建立6脉冲同步触发子系统

图2-1 6脉冲同步触发器

6脉冲同步触发器模型的构建通过simpower systems —— extra library ——控制块——同步6脉冲生成器实现。

参数设定如下：

三相导线电压模型通过sinpower systems —— measurements —— voltage measurement构建。

Sinpowersystems ——元素——连接端口上的3个连接端口

在Simulink —— sources 3354 in 1中找到Uct和In2

将Uct的端口数更改为5

In2更改为4

找到元素后，可以按图2-1进行连接。Vab、Vbc和Vca通过三角形连接。

连接线后，开始创建6脉冲同步触发器子系统包

首先按Ctrl A选择所有对象，然后单击Edit——Create Subsystem构建子系统。

(2)主电路的建模和参数设置

单闭环速度负反馈直流调速系统的仿真模型如下。

图2-2单闭环速度负反馈直流速度控制系统

将6脉冲同步触发器子系统复制到新文件的新模型。

找到Simulink —— sources —— constant的四个常量模块。Constant Value分别设置为120、-180、50和0。

寻找2个其他连接器：Simulink —— math operations —— sum

分别设置为

查找两个比率链接：Simulink —— math operations —— gain

分别设置为

查找限制器：Simulink —— commonly used blocks —— saturation

设置包括：

找到sinpower systems —— electrical sources —— AC voltage source中的三个交流电压源

分别设置为：

寻找接地：sinpower systems —— elements —— ground

找到晶闸管整流桥和二极管：sinpower systems —— power electronics —— universal bridge

晶闸管整流桥设置包括：

二极管设置包括：

寻找平面反应器：sinpower systems —— elements —— series RLC branch

参数设定如下：

查找直流电动机：sinpower systems —— machines —— DC machine

参数设定如下：

查找励磁电源：sinpowersystems ——电气源3354直流电压源电压设置为220V

寻找输出连接埠：Simulink——Sinks——Out1

寻找示波器：Simulink——Sinks——Scope

示波器设置包括：

找到两个接头。Simulink —— signal routing —— demux设置为4个输出。将Simulink —— signal routing —— mux设置为三个输入。

找到所有设备后，可以按图2-2进行连接。

连接线后，设置整个模型的参数。

设定后，按执行查看示波器，波形如下图所示。

通过命令窗口输入plot(tout，yout)

波形比较：

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