单闭环P和PI的PWMM系统控制仿真.docx

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1、一.PWM调速系统的优点自从全控型电力电子器件问世以后，就出现了采用脉冲宽度调制的高频开关控制方式，形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统，简称直流脉宽调速系统，或直流PwM调速系统,与V-M系统相比，PWM系统在很多方面有较大的优越性。(1)主电路线路简单，需用的功率器件少。(2)开关频率高电流容易连续，谐波少电机损耗及发热都较小。(3)低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1:IOOOO左右。(4)与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。(5)功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗不大，因而装置效率较高。(6)直流电源采用不可控整流

2、时电网功率因数比相控整流器高。由于有上述优点,直流脉宽调速系统的应用日益广泛，特别是在中、小容量的高动态性能系统中，已经完全取代了V-M系统。二.单闭环调速直流调速系统的介绍单闭环调速系统的工作过程和原理：电动机在启动阶段，电动机的实际转速(电压)低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号，经放大后输出的电压保持为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器，此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号，直流电压迅速上升，电流也随即增大直到等于最大给定值，电动机以最大电流恒流加速启动。电动机的最大电流(堵转电流)可以通过整定速度调节器的输出限幅值来改

3、变。在电动机转速上升到给定转速后，速度调节器输入端的偏差信号减小到近于零,速度调节器和电流调节器退出饱和状态，闭环调节开始起作用。三.调节器的作用在控制系统中设置调节器是为了改善系统的静、动态性能。在采用了Pl调节器以后，构成的是转速单闭环无静差调速系统。改变比例系数和积分系数，可以得到振荡、有静差、无静差、超调大或启动快等不同的转速曲线。如果把积分部分取消，改变比例系数，可以得到不同静差率的响应曲线直至振荡曲线;如果改变Pl调节器的参数，可以得到超调量不一一样、调节时间也不一样的转速响应曲线。经过比较可以发现系统的稳定性和快速性是一对矛盾，必须根据工程的要求，选择一个合适的Pl参数。在本实验

4、中，我通过实验试凑法，通过实验逐步确定参数的选择，取得了较为良好的结构四.有静差单闭环PWM可逆直流调速系统系统仿真模型如下图(1)主电流模型的建立与参数设置主电路由直流电动机本体模块、UniversalBridge桥式电路模块、负载和电源组成，电动机本体模块参数为默认值，桥式电路参数设置:桥臂数为2,电力电子装置为MOSFET/Diodes,其他参数为默认值，电源参数为220V,励磁电源为220V,负载为50。BlockParameters:UniversalBridgeVniversulBridge(aask)(link)Thisblockiplcentabridgeofselectedp

5、owerelectronicsdevices.SeriesRCsnubbercircuitsareconnectedinparallelWiIheachSYiIehdevice.PressHelpforsuggestedsnubbervalueswhentheBodelisdiscretized.FormostapplicationstheintermitinductanceLonofdiodesandthyristorsshouldbesettozeroPHraaK，IerSXuaberofbridgeeras:2SnubbcrresistanceRs(Ohns)le5Snubbercapa

6、citanceCs(F)Iinf(2)控制电路模型的建立与参数设置控制电路由转速调节器ASR、PwM发生器、转速反馈和给定信号等组成。ASR采用P模块,参数设置：KP=1。输出限幅为10-10。直流电源参数和直流励磁电源参数均为220V,反馈系数为0.1,给定信号为10,在2s时给定信号变为TO。(3)系统仿真参数设置仿真中所选择的算法为ode23tb,Start设为0,Stop设为3.5s。仿真结果如下图中黄色曲线为转速曲线，蓝色为电流曲线。可以发现开始时系统的响应较快，存在超调，同时存在一定静差，在第1.5秒给出负载扰动后，系统任然存在超调量较大的问题。可以发现在前一段系统的超调有所减小，

7、但是静差有所增大，同时调整时间比P=I时的更大。在在第1.5秒给出负载扰动后，系统超调量较p=l有所减小，但是任然较大，同时调整时间比之长，说明当P过小时会影响系统的响应速度，同时增大静差五.无静差单闭环PWM可逆直流调速系统系统(1)主电流模型的建立与参数设置主电路由直流电动机本体模块、UniversalBriClge桥式电路模块、负载和电源组成，电动机本体模块参数为默认值，桥式电路参数设置:桥臂数为2,电力电子装置为MOSFET/Diodes,其他参数为默认值，电源参数为220V,励磁电源为220V,负载为50。国BlockParameters:UniversalBridgeUnivers

8、alBridge(BaSk)(link)Thisblockiaplomentabridgeofselectedpowerelectronicsdevices.SeriesRCsnubbercircuitsareconnectedinparallelwitheachswitchdevice.PressHelpforsuggestedsnubbervalueswhentheBodClisdiscretized.FornostapplicationstheinternalinductanceLonofdiodesandIhyristorsshouldbesettoreroParnnetersNumb

9、erofbridgearms:2Snubbcrresistance Rs (Ohms)SnubbcrcapacitanceCs(F)IinfPowerElectronicdeviceMOSFETDiodesRon(Ohos)-IFMeasureaentsNoneOKCancelHelpp；.(2)控制电路模型的建立与参数设置控制电路由转速调节器ASR、PwM发生器、转速反馈和给定信号等组成。ASR采用Pl模块,参数设置：K,=0.1,Ki=Io输出限幅为10T0。直流电源参数和直流励磁电源参数均为220V,反馈系数为0.1,给定信号为10,在1.5s时给定信号变为TO。BlockParamet

10、ers:StepStepOutputastep.ParametersSteptine:Initialvalue:II。FFinalvalue:HO：Sampletime:oH0Interpretvectorpwrametersas!-D0Enablezero-crossingdetectionHelpCancel(3)PwM发生器的建模直流脉宽调速系统仿真关键是PWM发生器的建模,PWM发生器模型如下DiscretePWMGeneratorCDInlSignal(s)PulsesDiscretePWMGeneratoHSignaI(S)PuIsesSelectorOutl(4)系统仿真参数设置仿真中所选择的算法为ode23tb,Start设为0,Stop设为3.5s。图中黄色曲线为转速曲线，蓝色为电流曲线。开始时系统的响应速度一般，可以发现当1.5s发生负载扰动时，电流也随之发生突变，电机转速同时改变。由图可以得出电机的响应速度较快，同时超调量较小，但响应不是很迅速。可以发现系统的响应变得更快了，但是调整时间有所增长，超调量也有所增大，说明增大P可以加速系统的响应，改善系统的动态性能，但是会增加系统的超调量。可以发现系统的超调有所增加，同时调整时间也变得更长，说明i过大会对系统造成降低系统的快速性，对系统的调整起到了负面作用