低容量可逆调速系统设计与仿真实现（二）

4.控制电路的参数计算与设计

　　4.1 参数确定

　　直流电机：PN=5.5kw，UN=220V，IN=8A，nN=1490r/ min，电枢回路电阻R=0.8Ω，允许电流过载倍数λ=1.8，电磁时间常数Tl=0.048s ， 机电时间常数Tm=0.185s.

　　PWM调制参数：电源电阻： ，放大倍数，时间常数： ，开关频率： ， 电流反馈滤波时间常数，转速反馈滤波时间常数。给定电压最大值调节器限幅电压。

　　电流反馈系数：

　　转速反馈系数：

　　4.2 电流环控制器的设计

　　PI调节器利用比例部分能迅速响应控制作用，而用积分部分最终消除稳态偏差。

　　另外，比例积分调节器还是提高系统稳定性的校正装置，因此，它在调速系统和其它控制系统中获得了广泛的应用。

　　取电流调节器为PI调节器，将电流环设计成典型I型系统，则有传递函数电流环控制简图如图2所示。

　　4.3 转速环控制器的设计

　　对于转速外环而言，设计成典型I型系统之后的电流环只是一个被控对象环节。因此转速环设计的第一步是求出电流环的闭环传递函数。转速环被控对象中已经有了一个积分环节，为了实现转速跟踪控制无静差，转速调节器中应该包含一个积分环节。因此转速环一般设计成典型Ⅱ型系统，转速调节器设计成PI调节器。如图3所示。

　　按跟随和抗干扰性能都较好的原则，选取中频段宽度为h= 5 ，则：

　　转速环开环增益：

5.仿真分析

　　5.1 电流环的对数频率特性仿真及其分析电流环为典型Ⅰ型系统，其传递函数为：

　　此系统为I型系统斜率分别为-20和-40.

　　由于其中频段大都是-20的斜率则此系统由于相角裕度大于0度其稳定性较好。而在高频段斜率为-40则其抗干扰能力较强。综上所述此系统适用于设计过程中。

　　5.2 转速环的对数频率特性仿真及其分析

　　转速环为典型Ⅱ型系统，其传递函数为：

　　此系统为2阶系统。相角裕度大于0则此系统稳定。此系统可化为一个2阶的积分环节，此系统的精确度较高但是其快速性较差正适合我们所设计的系统防止其发生过冲。

　　5.3 系统动态结构及其仿真

　　给定一个阶跃响应电压，通过matlab软件建立仿真动态模型如图6所示。

　　如图7所示为转速电流双闭环调速系统的阶跃启动过程，图8中为转矩和电枢电流的变化，最后达到系统要求，符合参数要求。实验表明，观测到的波形与理论上波形相符，整个设计方案切实可行。

　　6.结论

　　本文提出了一种低容量可逆调速系统的设计方案，本方案所设计的低容量可逆调速系统主要是为了体现低容量可逆调速对电动机的控制，通过已知给定的参数计算和设计ACR以及ASR环节，采用PI调节，达到给定指标，算出各未知参数，然后通过MATLAB软件进行仿真，分析结果与数据，从而得出结果表明该方案实现符合参数要求，并且验证了双闭环调速系统比起单环系统更稳定，达到了系统所满足要求。