基于直流电动机电流闭环控制的风力机特性模拟
电流转速双闭环直流调速系统建模与仿真

摘要电流电动机双闭环调速系统在工程中应用广泛,为了使系统具有良好的动态性能必须对系统进行设计。
目前广泛应用的是基于一些标准形式进行设计的系统,其优点是简单方便。
计算机仿真可以不运行实际系统,只要在计算机上建立数字仿真模型,模仿被仿真对象的运行状态及其随时间变化的过程。
通过对数字仿真模型的运行过程的观察和设计,得到被仿真系统的仿真输出参数和基本特征,以此来估计和推断实际系统的真实参数和真实性能。
本文介绍的是用一台1.1KW的电流电动机构成的电流双闭环调速系统。
在理论的基础上设计了电流双闭环调速系统,并利用MATLAB中的SIMULINK工具箱,对电流调速系统进行仿真分析及参数调试。
主要是从主电路设计、控制电路设计、数学模型的建立、系统的计算机仿真及调试等几个方面来进行设计和分析。
关键词:电流调速双闭环系统电流调节器转速调节器 SIMULINKAbstractCurrent motor double closed loop speed regulation system is widely used in engineering. System design must be executed in order to make the system has a good dynamic performance. It is used widely is based on some standard forms of the system design, its advantage is easy and convenient. Computer simulation can not run real system, as long as the actual system is built on computer digital simulation model by simulation object, imitate the running status and changes with time process. Through the process of digital simulation model of observation and design, get simulation system simulation output parameters and basic characteristics, in order to estimate and inferred the real actual system parameters and the real performance. This paper designs current double closed loop speed regulation system composed with a 1.1 KW current motor. Based on the theory of design in the current double closed loop speed regulation system, simulation analysis and parameter system commissioning are completed using MATLAB toolbox for current speed simulink, which mainly concluding the main circuit design, control circuit design, establishing mathematics model, the system of computer simulation and debugging and so on .Keywords: Speed control of DC-drivers Double-closed-loop system Current regulator Speed regulator SIMULINK toolbox- 1 -目录摘要 (1)目录 (2)第一章引言 (1)第二章调速方案的选择 (3)2.0设计任务与分析 (3)2.1调速系统总体设计 (3)2.1.1理想的起动波形 (4)2.1主电路的方案选择 (5)2.1.1可控整流器的选择 (5)2.1.2可逆线路的选择 (5)2.2控制电路的方案选择 (6)2.3仿真工具的选择 (6)第三章主电路的设计 (8)3.1设定数据 (8)3.2电源的选择 (8)3.3整流电路的选择 (9)3.3.2整流元件的选择 (10)3.3.3励磁电路元件的选择 (10)3.4保护电路的设计 (10)3.4.1交流侧过电压保护 (10)3.4.2电流侧过电压保护 (12)3.4.3晶闸管两端的过电压保护 (13)3.4.4过电流保护 (14)3.5触发电路的选择 (14)第四章控制电路的设计 (16)4.1双闭环系统的总体设计 (16)4.2电流电动机的数学模型 (16)4.3电流环的设计 (18)4.3.1电流调节器的工作原理 (18)4.3.2电流环结构图的简化 (19)4.3.3参数的确定 (20)4.3.4电流调节器结构的选择及参数计算 (20)4.4转速环的设计 (22)4.4.1转速调节器的工作原理 (22)4.4.2电流环的等效闭环传递函数 (22)4.4.3参数的确定 (23)4.4.4转速调节器结构的选择及参数计算 (24)第五章系统的仿真分析 (27)5.1MATLAB仿真软件介绍 (27)5.1.1 Matlab 软件 (27)5.1.2 Simulink 仿真环境 (28)5.2数学模型的建立 (28)25.3系统的动态分析 (29)5.3.1 仿真波形分析 (31)5.4结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)3第一章引言现代化的工业生产过程中,几乎无处不使用电力传动装置。
风力发电系统中的风力机模拟

图 3 示出采用电力回馈加载控制器闭环控制的
系统框图。由于在实际系统中风力机和电机之间有
变速齿轮箱,因此用于计算转矩控制指令的转速
ωw=ω/N,其中 N 为齿轮箱的变速比。 风力机特性的直流电机模拟系统由硬件和软件
两部分组成。其中硬件平台主要由工控机、控制柜、
4 风力机特性模拟实验
特性模拟实验按风速恒定、叶尖速比变化以及 模拟自然风(最大风能追踪)两种方式来进行。图 4 示出实验波形。可见,实测数据与理论曲线的拟合程 度较好,基本达到控制要求。在直流电机低速时,实 测数据与理论值有较大差距,但不影响模拟效果,其 原因是在直流电机启动后才真正进行风力机模拟。
得:c1=0.517 6,c2=116,c3=0.4,c4=5,c5=21,c6=0.006 8。
3 风力机特性的直流电机模拟系统
风力机是将风能转化为发电机输入机械动能的
能量转换装置,风力机特性的直流电机模拟系统模
拟的是直流电机的转矩控制。根据程序给定的风速
和检测到的电机转速,通过风力机的数学模型计算
求得。首先,选定图 1 曲线上具有代表性的 6 个点,
如曲线的最大值点、最小值点以及曲线的拐点等,然
后将这些特征点(λi,Cp)分别代入式(4),求解方程 组得到 6 个系数。上述方法可模拟不同型号风力机
基于DTC-SVPWM控制风力机特性的研究

基于DTC-SVPWM控制风力机特性的研究发表时间:2016-04-20T11:41:10.160Z 来源:《电力设备》2015年第10期供稿作者:吴文博张玉平王飞马立春[导读] 内蒙古电力(集团)有限责任公司阿拉善电业局在稳定性、动态响应、鲁棒性和实时性方面都有了较为明显的改善。
(内蒙古电力(集团)有限责任公司阿拉善电业局内蒙古阿拉善盟 750300)摘要:在传统直接转矩(DTC)基础上,采用SVPWM控制技术,并将其应用于风电模拟系统电机控制中,试验结果表明,和传统DTC相比,DTC-SVPWM更能减小低速运行时极易出现的转矩和磁链脉动,在稳定性、动态响应、鲁棒性和实时性方面都有了较为明显的改善。
关键词:风力机模拟;异步电动机;直接转矩控制(DTC);电压空间矢量(SVPWM)1引言地球资源枯竭,风能是地球上储存较丰富的新能源,如何高效利用风能,人们一直在研究。
由于风电现场地处偏远、条件恶劣等一系列的问题,实际研究中需依靠风电试验平台。
这样不仅克服了现实中的困难,同时也加快了风电的研究[1-2]。
风电模拟平台中,目前较多采用异步电动机作为原动机,依靠异步电动机自身特性的变化进行模拟。
本文采用变频调速的异步电动机作原动机,与永磁同步发电机相连,构成一套小型风电模拟系统[2]。
从现有成熟的风电模拟平台运行概况可以看出,直接转矩控制(DTC)以其优异的表现而得到广泛的应用。
直接转矩控制的实质是将磁链数据与转矩模型所确定观测值和参考值之间的差值,经过滞环调节单元,对参考值进行跟踪,对跟踪差值进行矢量分析、计算,并根据结果提供电子开关器件的触发脉冲,最终实现对电机控制。
直接转矩控制无需在不同坐标系下的复杂运算以及电流调节单元,因此其结构简单,此外,由于具有良好的动态性能优良,在电机变频调速领域具有很好的应用。
为了克服风电模拟平台中异步电动机转速不均匀特性,本文基于传统直流转矩控制理论,加入电压空间矢量(SVPWM)控制环节,因此大幅提升了风力电机的转速稳定性和匀速特性。
直流电动机双闭环调速系统的动态特性研究与仿真本科毕业设计论文

毕业设计论文直流电动机双闭环调速系统的动态特性研究与仿真摘要直流电动机具有良好的起、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,并且直流调速系统在理论和实践上都比较成熟,是研究其它调速系统的基础。
而用MATLAB软件对直流调速系统进行虚拟环境下的仿真研究,不仅使用方便,也大大降低了研究成本。
本文叙述了直流电动机的基本原理和调速原理,介绍了直流电动机开环和双闭环调速系统的组成及静、动态特性,并且根据直流电动机的基本方程建设立了调速系统的数学模型,给出了动态结构框图,用工程设计方法设计了直流电动机双闭环调速系统。
最后,用MATLAB仿真软件搭建了仿真模型,对调速系统进行了仿真研究。
通过对直流电动机双闭环调速系统动态特性的研究与仿真,可以清楚地看到,直流电动机双闭环调速系统具有较好的动态性能,可以在给定调速范围内,实现无静差平滑调速,这为直流电动机调速系统的硬件实验提供了理论依据。
关键词:直流调速,双闭环系统,电流调节器,转速调节器,计算机仿真Simulation Research on Speed Regulation System of DoubleClosed Loop of DC MotorAbstractKey words: Speed control of DC-drivers,Double-closed-loop,Current regulator,Speed regulator,Computer simulation目录1.绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2课题研究的目的和意义 (2)1.3论文的主要内容 (3)2.直流电动机调速系统 (4)2.1 直流电动机简介 (4)2.1.1 直流电动机的工作原理 (4)2.1.2 直流电动机的运行特性 (5)2.1.3 直流电动机的起动与调速 (6)2.2 转速控制的要求和调速指标 (7)2.3 开环调速系统及其存在的问题 (9)2.4 单闭环直流调速系统及动态校正 (10)2.5 双闭环直流调速系统 (10)2.5.1 双闭环直流调速系统的组成及其静特性 (10)2.5.2 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能 (14)2.5.3 双闭环调速系统的工程设计方法 (15)2.5.4 双闭环调速系统的设计 (22)3.直流电动机双闭环调速系统的仿真与研究 (33)3.1 MATLAB简介 (33)3.2 双闭环调速系统的仿真 (35)3.3 仿真结果分析 (43)结论 (44)致谢 (45)参考文献 (46)1.绪论1.1 课题背景直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。
直流电动机转速电流双闭环控制系统的设计精选(38页)

Harbin Institute of Technology
f直流电动机转速/电流双闭环控制系统设计
—x系统建模
L1电动机的数学槟型 1.2晶闸管整流装置的数学模型 L3双闭环调速系统的数学模型
二、电流环与转速环调节器设计 2.1双
闭环控制的目的 2-2关于积分调节器的饱和非线性问题 2-3 ASR与ACK的工程设计方法
L2晶闸锌笹流装哲.的数学模型
1.3双闭坏调速系统的数学模型
二、 电流环与转速环调节器设计
2.1双闭环控制的的
2,2关于积分调节器的_ 械性问题
23 ASR±JACR的工程设计方法
三、 仿真实验
3.1起动特性
,
V 四、结论
/
流电动机转速/电流双闭环拧制系统设计
系统建模与仿真
在图4-7中给出了控制系统的PI控制规律动态过程, 从中我们可知:
三、 仿真实验
3.1起动特性
系统建模与仿真
d
Harbin Institute of Technology
1山:流电动机转速/电流双闭环控制系统设计
系统建模与仿真
系统中采用三相桥式晶闸管整流装置,基本参数如下, 直流电动机:220Vr 13.6A, 1480r7min,Ce=0.l31V/ (r/min),允许 过载倍数 a=15;晶闸管装置:Ks=76t电枢回路总电阻! /e=6.58Qs 时初常数: 77=0.0l8s,Tm=0.25s;反馈系数:a=0.00337V/ (r/min), /SM).4V/A:反馈滤 波时间常数:7b/=0.005s, 7b«=0(005s P
E = Cen (额定励磁F的感应电动势) (中顿动力学定伴.忽略醐擦
m t额定励磁卜的电磁转斯)
OPC接口技术在DCS数据交换中的应用

技术创新《微计算机信息》(测控自动化)2010年第26卷第11-1期控制系统OPC接口技术在DCS数据交换中的应用Useage of opc interface technology in dcs data exchage(1.中国石油化工股份有限公司;2.北京化工大学)王燕1王健2WANG Yan WANG Jian摘要:DCS系统的使用,提高了装置的控制精度、分散了系统风险、提高了装置的生产能力。
在一些大型石油化工联合企业中,主要炼油化工装置已经基本实现了DCS控制,但由于大多数DCS系统是封闭的,缺乏统一、标准的开放式接口,难以满足企业信息化的发展要求。
因此我们就需要开发相应的接口用于DCS数据的交换,使上层管理系统与底层控制系统之间紧密集成。
本文主要介绍实现DCS数据交换的OPC接口技术,给出了主要的步骤和程序示例,OPC接口技术能够满足大量DCS系统的数据交换要求,我们能在它的基础上开发一些上层应用系统。
关键词:DCS;数据交换;OPC中图分类号:TP273文献标识码:BAbstract:DCS systems are used to improve the control accuracy of device,distribute system risks and enhance the productive capaci-ty of the device.In a large petrochemical corporation,the main refinery device has been controlled by DCS,but most of DCS are closed systems and lack of unified and standard opened interface,so they are difficult to meet the development requirements of in-formatization enterprise.So that we need to develop the appropriate interface for DCS data exchange,in order to make the upper man-agement systems and the underlying control system integrated tightly.The OPC interface technology which implement DCS data exchange are researched in this text.The main steps and code example are given in this text.The OPC interface technology can meet data exchange requirements of the vast majority of DCS.On the basis of it, we can develope some upper applications.Key words:DCS;Date Exchange;OPC文章编号:1008-0570(2010)11-1-0048-021前言随着企业信息化进程的进一步深化,许多企业已经不能满足于DCS控制系统和上层管理系统的分离应用及由于通讯接口不灵活而导致的控制网与管理网之间数据互操作性差的现状,而是需要实现上层管理系统与底层控制系统之间的紧密集成,解决生产和企业管理中出现的问题,提高企业生产效益及信息化水平。
基于直流电机模拟风力机的静态和动态特性

力机 的转速一 功率 曲线 , 仅为单 一 风速下 的模 但
拟 ; 献 [ ] 出 了直 流 电机 模 拟 风 力 机运 行 在 文 8给
一
系 列最 大功 率 点 时 的情 况 , 没 有 模 拟 非 最 优 而
运 行 区域 的运 行 特 性 ; 献 [ ] 点 介 绍 了 风 速 文 5重
变 化 时直 流 电机 的转 速 响 应 情 况 , 缺 乏 对 与发 但
供受控的等价风能 , 因而在风力机驱动控制等方 面的研究 中被广为利用 , 大大提高 了研发的效率 和有 效性 。 风力 机模 拟 系统应 具有 与 实 际风力 机 相 同的
A bsr c t a t:I h spa e ,t e wi d t r n haa t rsisa e a a y e n ti p r h n u bie c r c e tc r n l z d,a d a wid t bi o e sp o os d,a i n n ur nem d li r p e smp e a d fe tv m u ain s he s b h p b s d o o q o to . A nd tr ne e i l n ef cie e lto e me i ui u a e n tr ue c n r 1 wi u bi multo l t r b e a in p af m as d o o n DSP a d DC moo ss tup,t e s p r io y t m sd sg e nd i p e e t d u i n tri e h u e v s rs se i e in d a m lm n e sngLABW I NDOW S.The e H m —
L W e— i / iwe , X U i — o, ZHAN G e g an D an gu Xu — u g
风力机的直流电动机模拟系统研究

第13卷第3期2013年1月1671—1815(2013)03-0757-05科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol.13No.3Jan.2013 2013Sci.Tech.Engrg.计算机技术风力机的直流电动机模拟系统研究张云龙刘彦超(包头轻工职业技术学院,包头014030)摘要介绍一种风力机模拟系统。
用一个13次多项式拟合风力机的“C T -λ”曲线,并由此建立风轮的数学模型。
通过对直流机电枢电流的闭环调节来实现风力机特性的模拟。
对于由电源电压波动引起的环外励磁扰动,采用调节给定电枢电流来补偿直流机输出转矩的波动。
对于由电源电压波动引起的环内扰动,采用电压前馈补偿。
仿真结果验证所提方案的正确性和有效性。
关键词风力机直流电动机模拟特性风力发电中图法分类号TP273;文献标志码A2012年7月6日收到第一作者简介:张云龙(1965—),男,工学硕士,副教授,研究方向:机电控制与智能装置。
风能取之不尽、用之不竭、无污染,对于全球能源和环境危机的解决发挥着巨大作用。
风力发电现今已经成为各国学者研究的热点。
进行风力发电系统的研究,最好的方法是将发电机与风力机直接连在一起,现场做实验,但这势必造成研究经费高、研究周期长。
因此,需要构造一种模拟风力机的实验平台,以方便实验室条件下风电系统的研究。
与真实的现场风机试验相比,风机模拟器不受气象条件的限制,便于在短时间内对各种气象条件下的风机运行特性进行全面的分析研究。
1风力机的机械特性风力机的输出机械转矩可表示为T =12ρπR 3C T v 2(1)式(1)中,ρ为空气密度,单位kg /m 3;R 为风轮半径,单位m ;C T 为风轮转矩系数;v 为风速,单位m /s ;T 的单位为N ·m 。
如图1所示,C T 是关于λ的函数。
λ称为叶尖速比,可以表示为λ=ωt Rv(2)图1转矩系数与叶尖速比的关系式(2)中,ωt 是叶片旋转的角速度,单位是rad /s 。
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关 键 词 : 力 机 模 拟 ; 流 电 动 机 ;U K 电路 ; 流 闭 环控 制 风 直 BC 电
中 图 分 类 号 :M64 T 1 文献标识码 : A
Ch r c e itc S m ul to o i d a a t r s i i a i n f W n Tur i s d o b ne Ba e n
A bsr c : i ewi o ri o lto fe , r n wa e s u c fe e g , wi d— o rg n r to sa fe t e a pra h t a t Snc nd p we sa p lu in—r e e e bl o r e o n r y n p we e e ai n i n ef ci p o c v
维普资讯
第 6卷
第 2期
南 京 工 程 学 院学 报 (自然 科 学 版 )
J ra o N n n s t e f eho g ( a r c neE i n o nl f aj gI tu cn l y N t a S i c d i ) u i n ito T o ul e t o
D C o o o e lo M t r Cl s d-o p Cur e n r l r ntCo t o
ZHANG n y n YANG h — h o L a — u Xi — i , Z ic a , IXi n y n,XU — u Da y
( co l f lc i P w rE g er g a j gIstt o T c nlg ,N nig2 17 hn) Sh o o etc o e n i ei ,N ni ntue f eh o y aj 1 ,C ia E r n n n i o n 16
( 南京 工程 学院 电力 工程 学院 , 苏 南京 ,1 17 江 2 16 )
摘 要: 风能是一种 无污染、 可再 生的绿 色能源. 开发风 能 , 大力发展 风力发 电是 解决世界 能源危机 的一 个行之 有
效 的 途 径 . 力机 模 拟 是在 实验 室环 境 下 研 究 风 力发 电的 前 提 . 文 首 先 分 析 了风 力机 的 功 率 、 矩 特 性 , 出风 风 本 转 指
力机模拟的要求在 于模拟转矩 一转速特性 . 针对现 有风 力机模拟 方 法的不足 , 出一种基 于 B C 提 U K调速 电路 的直 流电动机 电流 闭环控制 的模拟 方法. 并进行 了模拟试验 , 拟结果与风力机理论 曲线吻合 , 模 表明该 方法是一种 简单
可 行 的 风 力机 模 拟 方 法 .
js et i ut iuai x e m ns eecre u,t slo hc a o stn wt tert a cre n i ut n r i m lt nepr et w r a i o t h r u f i w s niet i oei l uv ,id m c c .S o i d ee t w h c s hh c —
c t g t a tr co e — o u e tc n r l s a a y a d f a i l i d t r i e smu ain a i h tDC Moo l s d l p c r n o t n e s n e s e w n u b n i l t . n o oi b o Ke r s y wo d :wid t r i e smu ain DC mo o ;BUC h p e ;co e —o p c re tc n rl n ubn i lt ; o tr K c o p r l s d l o u n o to
t s l ig e e g rsswol wie o o vn n r c i rd d .W i d p we a e c mp ee y a d o i d t r i e smu ai n i a o aoy y i n o rc n b o lt d b i fw n u bn i l t n a lb r tr .Ths o i p p ra ay e h o ra d t r u h r ce it so n r i e e n tai gt a n r i e smu ain c n it i a e n lz d te p we n oq e c a a trsi f c wid t b n ,d mo srt t u n h wi d t bn i l t o ss n u o s t e c a a trsiso i l t n tr u n p e .B s d u o h ee t o ep e e t i d t r ie smu ain a p o c , h h r ce it f mu ai q ea d s e d c s o o a e p n t e d fc s ft r s n n u b n i l t p r a h h w o t i a e u sfr r e t o fsmu ain t e c o e -o p c re t o t l fD trb s d o UCK S e d - h sp p r t wa d a n w meh d o i l t h ls d・ o u r n n r C moo a e n B p o o l c oo p e - - Ad
Vo . . 16 No. . 0 8
文章 编 号 :6 2— 5 8 20 )2—0 1 0 17 2 5 (0 8 0 0 7— 5
基 于 直 流 电动 机 电流 闭环 控 制 的 风 力 机 特 性 模 拟
章心 因, 志超 , 杨 李先允 , 许大 宇