基于双闭环控制的SVG系统建模与仿真
V-M双闭环直流调速系统建模与仿真

目录摘要 (2)1方案论证 (3)1.1调速系统组成原理分析 (3)1. 2稳态结构图分析 (4)1.3调节器作用 (5)1.3.1转速调节器作用 (5)1.3.2电流调节器作用 (5)1. 4 V-M系统分析 (6)2系统设计 (6)2.1电流调节器的设计 (6)2.1.1确定时间常数 (6)2.1.2选择电流调节器结构 (7)2.1.3计算电流调节器参数 (7)2.1.4校验近似条件 (8)2.1.5 计算调节器电阻和电容 (8)2.2转速调节器的设计 (9)2.2.1确定时间常数 (9)2.2.2选择转速调节器结构 (10)2.2.3计算转速调节器参数 (10)2.2.4检验近似条件 (10)2.2.5校核转速超调量 (11)2.2.6计算调节器电阻和电容 (11)3仿真 (12)3.1系统仿真框图 (12)3.2仿真模型的建立 (12)3.3.1空载时仿真图形 (13)3.3.2满载时仿真波形 (14)3.3.3空载起动后受到扰动时仿真图形 (15)4电气原理总图 (15)5总结与体会 (17)参考文献 (18)摘要转速、电流双闭环调速系统(简称双闭环调速系统)是由单闭环调速系统发展而来的。
单闭环调速系统可以实现转速调节无静差,但单闭环调速系统中用一个调节器综合多种信号,各参数间相互影响,难于进行调节器动态参数的调整,而用两个调节器分别调节转速和电流,构成转速、电流双闭环调速系统,则可以获得近似理想的过渡过程。
双闭环直流调速系统具有良好的稳态和动态性能,它已经成为应用非常广泛的一种调速系统。
在该系统中,为了获得良好的静、动态性能,转速和电流两个调节器一般都采用具有输入、输出限幅电路PI调节器,且转速与电流都采用负反馈闭环。
由于调整系统的主要参量为转速,故将转速环作为主环放在外面,电流环作为副环放在里面,这样可以抑制电网电压扰动对转速的影响。
在双闭环直流调速系统中设置了两个调节器,转速调节器的输出当作电流调节器的输入,电流调节器的输出控制晶闸管整流器的触发装置。
电压电流双闭环控制的SVG的设计和仿真

电压电流双闭环控制的SVG的设计和仿真目前许多专家从事对SVG的研究,并提出了诸如电流直接控制,电流间接控制,神经网络控制,鲁棒控制等不同类型的控制方法,并对SVG控制器设计进行了尝试,结果表明电流直接控制不适合大容量系统,电流间接控制精度不够,神经网络控制的实时性能差,鲁棒控制中的权系数选择很困难。
在实际应用中以各种PI控制居多,如何设计一个经济实用的SVG控制系统就显得尤为重要。
根据对SVG的工作原理的阐述,无功电流检测的研究以及传统控制策略的分析,在本章提出了新型电流电压双闭环控制的SVG系统,通过对其进行简单的研究和设计,最后利用MATLAB/SIMULINK/PSB进行仿真的实现,并与传统电流间接控制方法的仿真结果做了详细的对比分析,充分说明新控制算法的优越性。
一、系统的总体结构为了达到实现简单有效的控制目的,本文提出了电流电压双闭环控制系统,,内环采用瞬时无功电流的PI反馈控制,外环采用对系统动态电压的智能遗传PI 反馈控制。
电流内环对输出无功电流进行PI控制,使之逼近给定信号,以便提高系统的动态性能;电压外环的误差信号通过遗传PI调节控制作为电流内环的给定,从而起到稳压目的,使系统具备优良的稳态性能与准确性。
二、系统的仿真与分析本章在主电路中,三相电网也是由MATLAB/SIMULINK/PSB中的电压源来实现的其电压为500KV,频率为50Hz。
负载为两组可切换的100KW,50Kvar 的可变负载,线路长度Line1=170 Km ,Line2=100Km。
SVG的输出电压为500KV,容量为100MV A。
进行标幺计算的基准值为,。
本章用双闭环控制的方式与传统电流间接控制方式相对比的方法,通过其产生无功电流、产生无功功率以及直流侧电压的波形,直观的来观察分析所提出理论的可靠性与优越性,分别对SVG系统自动跟踪补偿电网中的感性无功功率负载以及容性与感性无功负载交替出现的情况进行了仿真实现。
双闭环直流调速控制系统MATLAB/Simulink建模与仿真

双闭环直流调速控制系统MATLAB/Simulink建模与仿真文章针对传统PID直流电机调速系统转速超调量过高、调节时间不理想的问题,设计了一种双闭环直流电机调速控制系统。
建立了双闭环直流电机调速系统的数学模型,并对控制器参数进行了整定。
建立了系统Simulink模型并进行仿真,分析了系统在启动过程中的动态特性。
实验结果表明,相较于传统PID 直流电机调速控制系统,本双闭环直流调速控制系统可以消除超调量、有效缩短系统调节时间,具有更好的静态和动态性能。
标签:双闭环;直流调速;Simulink建模;仿真分析随着电机控制技术的不断发展,工业上对于电机的使用频率及动态性能的要求不断提高,直流电机的速度控制问题是常见且重要的工程研究问题之一[1]。
传统PID直流调速控制系统存在超调量过高、调节时间缓慢等问题,导致系统的动态性能不理想,在一些对于工艺要求精准的情况下无法满足系统动态指标的要求。
如何解决控制系统中稳、快、准等各方面性能制约,以达到对于转速、电流控制指标的要求,始终是一个重要的讨论课题[2]。
文章针对上述问题,设计了一种双闭环直流调速控制系统,在传统PID直流调速系统的基础上,引入了电流调节器,以改善系统输出转速的动态性能,相对于传统PID调速系统,本系统有效降低了直流电机输出转速的超调量,明显提高了系统的静态和动态指标,具有更好的系统性能。
1 双闭环直流调速系统结构设计直流电机的速度控制问题是常见且重要的工程研究问题之一,随着工业控制技术的不断发展,工程上对于直流电机调速系统的稳、准、快性能指标有了越来越苛刻的要求[3]。
双闭环控制系统是一种常用的复杂控制系统,是改善过程控制系统品质的一种有效方式,并在实际工程中得到了广泛应用[4]。
文章所设计双闭环调速系统结构如图1所示,从闭环结构上看,双闭环控制系统由两个负反馈闭环结构组成,电流调节器在里面(电流环);转速调节器在外边,(速度环)。
为了实现转速和电流两种负反馈分别作用,在系统中设置了两个调节器,电流调节器ACR(Current Regulator)和转速调节器ASR(Speed Regulator),两者之间实行串级连接,其中转速调节器ASR的输出作为电流调节器ACR的输入,再用电流调节器ACR的输出去控制晶闸管装置。
基于MATLAB的双闭环直流调速系统建模与仿真

第36卷第2期2016年5月桂林理工大学学报Journal of Guilin University of TechnologyVol . 36 No . 2 May 2016文章编号:1674 -9057(2016)02 -0378 -05doi :10. 3969/j . issn . 1674 -9057. 2016. 02. 032基于MATLAB 的双闭环直流调速系统建模与仿真刘胜前,张烈平,孙旋,钟志贤(桂林理工大学机械与控制工程学院,广西桂林541004)摘要:结合转速、电流双闭环直流调速系统的系统结构和电路组成,使用仿真软件Simulink 对双闭环直 流调速系统电流环进行建模仿真。
结果表明:阻尼系数越大,超调量越大,上升时间越短,当阻尼系数为0.5时,电流环性能达到最优。
在电流环性能最优时:空载运行条件下,系统稳定转速随给定电压变小而 变小;额定负载条件下,通过较长上升时间,达到额定转速。
抗扰性检验表明,该系统抗扰性较强。
关键词:负反馈;双闭环;直流调速系统;Simulink中图分类号:TP 273文献标志码:A在生产和生活中,各种电机的快速起动、制动 事关工业生产效率和人们的生活质量,基于电力电 子技术的不断发展,对于调速系统的起动时间、制动响应等性能指标要求也越来越高。
由于直流调 速系统技术比较成熟,多年以来一直是自动调速系 统的主要形式,普遍应用于冶金、地质、土建、轻 工业等领域[1]。
相比开环调速系统,闭环调速系 统的各项性能指标更优[2]。
如果对于系统的动态 性能要求较高,要求系统可以快速的起、制动,尤 其是在突然施加负载的情况下,速降很小,那么就 需要应用转速、电流双闭环直流调速系统[3]。
1双闭环直流调速系统的数学建模选取整流装置采用三相桥式电路由晶闸管供电的双闭环调速系统,基本参数如下:直流电动 机,220 V ,120 A , 1 000 r /min ,允许过载倍数 A = 1.4;晶闸管放大系数& =30;电枢回路总电阻只 =0.4 11;时间常数 L =0.023 s ,r m =0.2 s ,转速 滤波环节时间常数7^取〇.〇1 S。
双闭环模糊控制系统的设计与仿真

《运动控制系统》课程设计学院:物联网工程学院班级:姓名:学号:日期:成绩:文章编号:双闭环模糊控制系统的设计与仿真(江南大学物联网工程学院,江苏省无锡邮编214122)摘要:直流电机具有良好的起动、制动性能,因此其在电力拖动自动控制系统中应用广泛。
众所周知,直流电机的闭环系统静特性要比开环系统的机械特写硬的多,而转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能好、应用最广泛的直流调速系统,但该系统依赖精确的数学模型,在增加解决环节的同时,系统模型趋于复杂,还可能会影响系统的可靠性。
因此我们在总结了以前经验的同时,提出了双闭环模糊控制系统的的设计与仿真。
关键词:直流电机;双闭环系统;模糊控制中图分类号:文献标识码:A( , 214122, ):, , . , , , , , , , , ., a .:; ;1 引言2 双闭环直流调速系统的设计直流电动机具有启动转矩大、调速范围宽等优势,在轧钢机、电力机车等方面仍广泛采用。
直流调速系统在理论上和实践上都比较成热,从控制技术的角度来看,它又是交流调速系统的基础;电力电子技术、计算机控制技术、智能控制理论的发展,,更为直流调速系统继续发展和应用提供了契机。
进入21世纪后国外一些公司仍在不断推出高性能直流调速系统。
因此,对直流调速系统的研究仍具有重要意义。
直流调速系统中最典型的控制方式就是速度、电流双闭环调速。
由于受参数时变和不确定性等因素的影响,传统的控制方法常受到很大的局限。
另外,控制方法往往在系统快速性与稳定性之间不能两者兼顾。
模糊控制不依赖于被控对象的精确数学模型,既能克服非线性因素的影响,又具有较强的鲁棒性。
因此,给直流电动机双闭环调速系统引入模糊控制器,可以改善系统性能。
2.1 双闭环可逆直流调速系统的原理结构为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统中设置两个调节器,分别调节转速和电流,即分别引入转速负反馈和电流负反馈。
二者之间实行串级联接。
把转速调节器的输出当作电流调节器的输入,再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器。
svg电力控制系统的仿真论文

中文摘要无功优化控制策略及补偿装置的研究对于我国电力系统的发展和经济安全具有非常重要的作用。
无功补偿装置在几十年的研究过程中,逐渐从只有独立的无功补偿器向具有动态实时无功补偿的静止无功发生装置(SVG)的转变。
在电力系统研究学者的不断努力下,具有动态无功补偿的SVG装置在我国大电网中得到了广泛的应用。
本论文主要完成了以下几个方面的内容:结合无功功率补偿的发展状况,阐述了对SVG无功优化装置研究的总体思路,对SVG装置无功补偿的电压-电流特性进行了认真的分析并建立SVG-abc和SVG-αβ动态坐标系的数学模型。
在传统直接电流id -iq控制算法的SVG装置发生器研制的基础上,提出了采用模糊控制与PI控制相结合的Fuzzy-PI混合算法的控制器设计,并通过MATLAB仿真软件对Fuzzy-PI控制器进行了仿真实验,证明了基于Fuzzy-PI算法的SVG控制器有利于电网无功功率的补偿,具有较大的实际应用效益。
最后以一个具体的35kV-SVG实验装置为例,分别从装置的硬件和软件方面介绍了SVG装置设计的要点。
并通过MATLAB仿真软件对建立的35kV-SVG装置进行14节点模拟电网的仿真实验,获得SVG装置并入系统后对系统全局各接点电压的影响,结果表明SVG装置可以有效保证系统电压的稳定,从而促进系统经济可靠的运行。
关键词:SVG;无功功率补偿;控制策略;Fuzzy-PI控制器;MATLABABSTRACTResearches on reactive power optimization control strategy and compensation devices are of great significance for the development and economic security of power system in our country. During the several decades’ research, reactive power compensation device is gradually shifting from independent var compensators to Static Var Generators (SVG) with dynamic and real-time reactive power compensation. With the scholar’s constant efforts, SVG with dynamic and real-time Reactive power compensation has been widely applied in the large electric networks in our country. This paper mainly focuses on the following contents:In combination with the development of reactive power compensation, this paper expounds a general thread of researching SVG and conducts a specific analysis on the features of voltage-current of Static Var Generators. Meanwhile, mathematical models of SVG-abc and SVG-αβ coordinate system were established. Based on the researches of SVG relying on traditional direct current i d-i q control algorithm, this paper advances Fuzzy-PI mixed algorithmic controller design upon the combination of fuzzy control and pi control. Meanwhile, simulation experiment on the Fuzzy-PI controller is carried out by using MATLAB simulation software, and the experimental result proves that SVG controller based on Fuzzy-PI algorithm conduces to reactive power compensation of the electric network and is of great practical significance.Finally, taking a specific 35kV-SVG experimental device as an example, the key points in designing SVG are introduced from perspectives of both software and hardware. By using MATLAB simulation software, 14-node simulation experiment of the established 35kV-SVG device is performed and it is found that joint of SVG takes influence on all nodes of the whole system. The result indicates that SVG can effectively guarantee the voltage steadiness of the system and thus promotes economical and safe operation of the system.Keywords: SVG; reactive power compensation; control strategy; Fuzzy-PI controller; MATLAB第1章绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)1.2 无功补偿装置的发展概况 (2)1.3 国内外研究现状 (3)1.4 本文的主要研究内容 (6)第2章 SVG装置原理及数学建模分析 (8)2.1 无功功率动态补偿原理 (8)2.2 SVG无功补偿基本原理 (11)2.3 主电路数学建模 (16)2.3.1 SVG-abc系坐标动态建模 (17)2.3.2 αβ坐标系动态建模 (19)2.4 三相四线制SVG简介 (23)第3章 SVG的控制策略研究 (25)3.1 SVG控制系统简介 (25)3.2 信号检测模块设计 (25)3.3 SVG控制器设计 (27)3.3.1 控制器设计现状 (27)3.3.2 混合算法SVG控制器设计 (27)3.3.3 实例仿真 (28)3.4 SVG工作死区效应分析 (33)第4章 35kV-SVG实验装置设计 (39)4.1 SVG实验装置逻辑结构 (39)4.2 硬件设计 (39)4.2.1 SVG控制系统 (39)4.2.2 微处理器单元 (40)4.2.3 数模A/D采样单元.........................................................错误!未定义书签。
双闭环直流调速系统的建模与仿真实验研究

双闭环直流调速系统的建模与仿真实验研究摘要利用MATLAB下的SIMULINK软件和电力系统模块库(SimPowerSystems)进行系统仿真是十分简单和直观的,用户可以用图形化的方法直接建立起仿真系统的模型,并通过SIMULINK环境中的菜单直接启动系统的仿真过程,同时将结果在示波器上显示出来。
掌握了强大的SIMULINK工具后,会大大增强用户系统仿真的能力。
关键词:matlab;simulink;双闭环;电机;调速ABSTRUCTUsing simlink software of MATLAB and SimPowerSystems ,it is simple and manifest to simulate the ers can build up system model by graph,and run simulative program by pressing the menu of Simulink environment,whose result will display on the er’s capability of simulation will be fortified much with the learning of powerful SIMULINK tools.KEY WORD:matlab;simulink;Double closed loop;electric motor;speed regulation一引言:本课题所涉及的调速方案本质上是改变电枢电压调速。
该调速方法可以实现大范围平滑调速,是目前直流调速系统采用的主要调速方案。
但电机的开环运行性能远远不能满足要求。
按反馈控制原理组成转速闭环系统是减小或消除静态转速降落的有效途径。
转速反馈闭环是调速系统的基本反馈形式。
可要实现高精度和高动态性能的控制,不尽要控制速度,同时还要控制速度的变化率也就是加速度。
双闭环直流可逆调速系统建模与仿真

V-M双闭环直流可逆调速系统建模与仿真1 设计任务与分析有许多生产机械要求电动机既能正转,又能反转,而且常常还需要快速地起动和制动,这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性,也就是说,需要可逆的调速系统。
本设计是V-M 双闭环直流可逆调速系统建模与仿真,主要包括可逆部分和双闭环直流调速部分。
可逆部分可以由两组晶闸管可控整流装置反并联实现,通过控制电路和触发电路来实现整流与逆变的转换。
而设计要求调速系统能进行平滑的速度调节,具有较宽的调速范围(D≥ 10),系统在工作范围内能稳定工作,系统静特性良好,动态性能指标要求转速超调量δn< 10%,电流超调量δi< 5%,动态速降Δn≤ 10%,调速系统的过渡过程时间(调节时间)t s≤ 1s ,系统在5%负载以上变化的运行范围内电流连续,这些可以按双闭环直流调速部分的知识设计电流调节器和转速调节器来实现。
转速、电流双闭环直流调速系统是性能很好,应用最广的直流调速系统,采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。
转速、电流双闭环直流调速系统的控制规律、性能特点和设计方法是各种交、直流电力拖动自动控制系统的重要基础,所以掌握直流双闭环调速系统对于电力拖动控制系统的学习有很重要的作用。
针对本设计的仿真,应用软件MATLAB的Simulink 软件包,Simulink 是实现动态系统建模,仿真的一个集成环境。
它使MATLAB的功能得到进一步扩展。
它提供的丰富功能块,可以迅速的创建动态系统模型;实现了可是换建模,用户可以通过简单的鼠标操作建立直观模型进行仿真;实现了多工作环境间文件互用和数据交换。
使用MATLAB中的Simulink任务,根据各个环节的函数模型,建立数学仿真模型,进行系统仿真。
本课程设计就要求结合给定的初始条件来完成直流双闭环调速系统的设计,其中包括绘制该调速系统的原理图,对调节器进行工程设计,选择调节器的参数等。
要实现直流双闭环调速系统的设计需先对控制系统的组成及工作原理有一定深入的理解,弄清楚调速系统每个组成部分的作用,弄清楚转速环和电流环的工作原理,合理选择调节器的参数以便进行合理的工程设计并进行仿真。
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摘 要 :静 止无 功补偿 器 ( s VG) 具 有 动态 性 、 灵 活性 等特 点 , 从 而 成为 无功 补偿 的首选 方 案和 发 展 方 向. 从S VG 基本 结构 的拓 扑模 型 出发 , 建立 S VG 数 学模 型 , 提出S VG 双 闭环 控制策 略—— 电流
v e r i f i C a t i o n
静 止无 功发 生器 ( S t a t i c Va r G e n e r a t o r简 称 S V G) 无功 补偿装 置 是 一种 用 于 动 态 补Fra bibliotek 无 功 和抑
t i o n v e r i f i c a t i o n u s i n g t h e Ma t l a b / S i mu l i n k s i mu l a t i o n t o o 1 .
Ke y wo r d s :S V G; t h e ma t h e ma t i c a l mo de l o f SVG ;t he do ub l e c l o s e d — l o o p c o nt r o 1 ;s i mu l a t i o n
V o1 . 27 No .1
J a n .2 0 1 3
文章 编号 : 1 6 7 2 — 6 1 9 7 ( 2 0 1 3 ) O 1 — 0 0 5 4 — 0 5
基 于双 闭环 控 制 的 S VG 系统 建 模 与 仿 真
代 彬 ,杜 钦 君 ,石 翔 ,卢 恩 庆
第2 7卷 第 l 期
2 O 1 3年 1月
山 东 理 工 大 学 学 报( 自 然 科 学 版)
J o u r n a l o f S h a n d o n g Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ( Na t u r a l S c i e n c e Ed i t i o n )
Ab s t r a c t : St a t i c va r g e ne r a t o r( SVG) h a s t h e p r op e r t i e s of d yn a mi c s a nd a d a p t i v e,whi c h ma ke s i t b e c o me t he f i r s t c ho i c e o f s c he me a nd d e v e l o pme n t d i r e c t i o n f or t he r e a c t i v e p o we r e o mp e ns a — t i on. I n t h i s p a p e r,t he b a s i c s t r uc t ur e of SVG t o po l o gi c a l mod e l i s ma de,t he ma t h e ma t i c a l mod e l of SVG i S e s t a bl i s he d.And t he n b a s e d o n t h e ma t he ma t i c a l mo de l ,t h e d ou bl e c l os e d — l oo p e o nt r o l
t r ol d e s i gn f o r v o l t a g e .The f e a s i b i l i t y a nd c o r r e c t n e s s a r e pr ov e d by c i r c u i t mod e l i n g a nd s i m ul a —
S VG s y s t e m mo d e l i n g a nd s i mu l a t i o n ba s e d o n d o u b l e c l o s e d — l o o p c o nt r o l s t r a t e g y
DAI Bi n,DU Qi n — i n n,S HI Xi a n g,LU En — q i n g
( S c h o o l o f El e c t r i c a l a n d E l e c t r o n i c En g i n e e r i n g ,S h a n d o n g Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ,Zi b o 2 5 5 0 9 1 ,Ch i n a )
s t r a t e gy f o r SV G i s p r o pos e d, whi c h i s i nne r ~ l o op c o nt r o l de s i g n f o r c u r r e nt a nd o ut e r l o op c on —
内环 控制 设 计和 电压 外环控 制设 计 , 并运用 Ma t l a b / S i mu l i n k仿 真工具 进 行 电路 建模 和 仿 真验 证 , 证 实其 可行 性和 正确 性. 关键 词 : S V G;数 学模 型 ;双 闭环 ; 仿 真验 证
中 图 分 类 号 :TM7 6 文献标 志码 :A