MATLAB的单闭环转速负反馈直流调速系统仿真

基于MATLAB的单闭环转速负反馈直流调速系统仿真

一、系统原理

为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。

在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移相控制电压U Ct，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI(比例积分)调节。这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。

图1-1 转速单闭环系统原理图

二、系统仿真

1、系统的建模和模型仿真参数设置

（1）6脉冲同步触发器子系统构建

图2-1 6脉冲同步触发器

6脉冲同步触发器模型构建是通过SinPowerSystems——Extra Library——Control Blocks——Synchronized 6-Pulse Generator来实现。

参数设置如下：

三相线电压模型构建是通过SinPowerSystems——Measurements——Voltage Measurement来实现。

三个连接端口在SinPowerSystems——Elements——Connection Port

在Simulink——Sources——In1找出U ct和In2

Uct的端口数改为5

In2则改为4

找出元件后就可以按图2-1连线了，注意Vab、Vbc、Vca是呈三角形连接的。接好线后，我们就开始建立6脉冲同步触发器子系统封装

首先，按Ctrl+A全选，然后单击Edit——Create Subsystem，就建好了子系统。

（2）主电路的建模和参数设置

单闭环转速负反馈直流调速系统的仿真模型如下：

图2-2 单闭环转速负反馈直流调速系统

新建一个Model，把6脉冲同步触发器子系统复制到新文件中。

找出4个常数模块：Simulink——Sources——Constant。在Constant Value分别设为120、-180、50、0。

找出2个加法连接器：Simulink——Math Operations——Sum 分别设置为

找出2个比例环节：Simulink——Math Operations——Gain 分别设为

找出限幅器：Simulink——Commonly Used Blocks——

Saturation

设置如下：

找出三个交流电压源：SinPowerSystems——Electrical Sources——AC Voltage

Source

分别设置为：

找接地：SinPowerSystems——Elements——Ground

找出晶闸管整流桥和二极管：SinPowerSystems——Power Electronics——

Universal Bridge

晶闸管整流桥设置如下：

二极管设置如下：

找出一个平波电抗器：SinPowerSystems——Elements——Series RLC Branch

参数设置如下：

找出直流电动机：SinPowerSystems——Machines——DC

Machine

参数设置如下：

找励磁电源：SinPowerSystems——Electrical Sources——DC Voltage

Sources电压设为220V

找出输出端口：Simulink——Sinks——Out1

找出示波器：Simulink——Sinks——Scope

示波器设置如下：

找出两个连接器：Simulink——Signal Routing——Demux设为4个

输出。Simulink——Signal Routing——Mux设为3个输入。

器件全部找出来后，就可按图2-2连线。

连好线后，我们来设置整个模型的参数：

设置好后，点击运行，查看示波器，波形如下图所示：

通过命令窗口输入plot(tout,yout)

比较波形：