雙閉環(huán)三相異步電機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本畢業(yè)論文所研究的是雙閉環(huán)三相異步電動機(jī)的串級調(diào)速的基本原理與實(shí)現(xiàn)方法。對于繞線式異步電動機(jī)來說，由于改變其轉(zhuǎn)子繞組控制變量以實(shí)現(xiàn)調(diào)速，轉(zhuǎn)子側(cè)的控制變量有電流、電動勢、電阻等。通常轉(zhuǎn)子電流隨負(fù)載的大小決定，不能任意調(diào)節(jié)；而轉(zhuǎn)子回路阻抗的調(diào)節(jié)屬于耗能型調(diào)速，缺點(diǎn)較多，所以轉(zhuǎn)子側(cè)的控制變量只能是電動勢，這也是本文所要研究的重點(diǎn)

2、之一。</p><p>　　利用串級調(diào)速系統(tǒng)，就是使繞線式異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)高性能調(diào)速的有效辦法。用轉(zhuǎn)子串反電動勢來代替電阻，吸收轉(zhuǎn)差功率；用雙閉環(huán)控制提高系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能。把這種用附加電動勢的方法將轉(zhuǎn)差功率回收利用的調(diào)速稱為雙閉環(huán)串級調(diào)速。這是本文所必須研究的，也是本文的核心所在。并通過利用MATLAB軟件對雙閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明通過雙閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)能及時(shí)地對給定速度進(jìn)行反饋，提高調(diào)速的準(zhǔn)確性

3、。</p><p>　　關(guān)鍵詞：雙閉環(huán) ；串級；調(diào)速；MATLAB.</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The graduation thesis studies three-phase asynchronous motor is double loop bunch_rank speed-control

4、of the basic principle and implement method. With wound rotor series, asynchronous motors can adjust speeds through control variables, which include electric current, electromotive force and resistance, etc. on the rotor

5、 side. Typically, the rotor current is determined by the load and cannot be adjusted freely. In contrast, adjusting rotor’s return circuit impedance tends to consume more power al</p><p>　　In summary, concat

6、enation control system is one effective means to realize high control ability in series-wound asynchronous motors. Specifically, it is used to replace resistance with rotor’s electromotive force and absorb slip power; an

7、d to enhance the static and dynamic capabilities of the system using double closed loop. We refer to this method of utilizing additional electromotive force to recycle slip power as concatenation control with double clos

8、e loop, which is also the focus of this pa</p><p>　　Keywords: double-loop； cascade； governor；MATLAB.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p>

9、<p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　2 串級調(diào)速的原理3</p><p>　　2.1 異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動勢時(shí)的工作情況3</p><p>　　2.2 串級調(diào)速的功率傳遞關(guān)系4</p><p>　　2.3

10、串級調(diào)速系統(tǒng)及其附加電動勢的獲得5</p><p>　　3 雙閉環(huán)三相異步電機(jī)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性9</p><p>　　3.1 三相異步電動機(jī)串級調(diào)速開環(huán)工作機(jī)械特性9</p><p>　　3.2 三相異步電動機(jī)單閉環(huán)ASR系統(tǒng)靜特性11</p><p>　　3.3 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性13</p><

11、;p>　　4 總體設(shè)計(jì)方案17</p><p>　　4.1 雙閉環(huán)三相異步電機(jī)串級調(diào)速各個(gè)模塊的功能17</p><p>　　4.2 串級調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.3 雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.4 總電路圖的設(shè)計(jì)25</p><p><b>　　5 系統(tǒng)仿真

12、27</b></p><p>　　5.1 仿真軟件的簡介27</p><p>　　5.2 具體的軟件仿真設(shè)計(jì)27</p><p>　　5.3 系統(tǒng)的仿真、仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析36</p><p><b>　　總結(jié)37</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)

13、38</b></p><p><b>　　致 謝39</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　電力傳動自動控制系統(tǒng)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。它廣泛應(yīng)用在精密設(shè)備和精密機(jī)構(gòu)、加工和再加工機(jī)器以及運(yùn)輸工具中，也廣泛應(yīng)用在原材料工業(yè)以及其他工業(yè)部門的傳送、預(yù)選、一般生產(chǎn)裝置和輔

14、助裝置等凡是需要動力的場合中。目前，單個(gè)設(shè)備的功率可從幾毫瓦到幾百兆瓦，轉(zhuǎn)速從每小時(shí)幾轉(zhuǎn)到每分鐘幾十萬轉(zhuǎn)，調(diào)速范圍在無變速機(jī)構(gòu)情況下可達(dá)1：10000。在生產(chǎn)的總電能中，大約有2/3用在電力傳動上[1]。</p><p>　　電力自動控制系統(tǒng)的特征是，它可以完成能量變換和控制所需要的信息處理。因此，采用自動傳動方法，一方面可以把人們從繁重的體力勞動中解放出來，另一方面也可以把人們從信息處理的工作中解脫出來。這樣，

15、總的來看，其結(jié)果就是改善人們在生產(chǎn)過程中的工作條件，并且大幅度提高全社會生產(chǎn)和再生產(chǎn)的效率，電力傳動自動控制系統(tǒng)是提高勞動生產(chǎn)率的合理手段和促使國民經(jīng)濟(jì)不斷增長的重要因素。因而，正確采用電力傳動控制系統(tǒng)并使之進(jìn)一步向前發(fā)展，對我國的國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要和特別現(xiàn)實(shí)的意義。</p><p>　　電力傳動技術(shù)主要有直流和交流兩種，由于直流電機(jī)存在機(jī)械換向問題，其最大供電電壓受到限制，機(jī)械強(qiáng)度也限制了轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提

16、高，結(jié)構(gòu)的影響使其不適用于腐蝕性、易暴性和含塵氣體的特殊場合。交流電動機(jī)一直受到人們的重視。它體積小、重量輕、轉(zhuǎn)動慣量小、制造簡單、結(jié)構(gòu)牢固、工作可靠、便于維修。只是長期以來由于它的控制比較復(fù)雜和調(diào)速性能差、裝置價(jià)格高、效率低，使交流調(diào)速未能推廣。自從微處理器出現(xiàn)后，國外在繞線異步電動機(jī)串級調(diào)速、無換向電機(jī)調(diào)速、鼠籠型異步電動機(jī)的矢量控制以及PWM技術(shù)方面，都已經(jīng)獲得重大突破與發(fā)展，進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段?？梢哉f，交流傳動逐步取代直流傳動已經(jīng)

17、成為明顯的發(fā)展趨勢。特別是“節(jié)能型”交流傳動技術(shù)，已經(jīng)得到很快發(fā)展。在過去大量的應(yīng)用的所謂不變速拖動系統(tǒng)中，有相當(dāng)一部分是風(fēng)機(jī)、水泵等拖動系統(tǒng)，這類負(fù)載約占工業(yè)電力拖動的一半。其中有些并不是真的不需要變速，只是由于過去的交流電機(jī)都不能調(diào)速，因而不得不依賴擋板和閥門來調(diào)節(jié)流量，同時(shí)也消耗了大量的電能。</p><p>　　如果能夠轉(zhuǎn)換成雙閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)，則消耗在擋板閥門上的功率就可以節(jié)省下來，每臺約可節(jié)能20%以

18、上?？偲饋淼墓?jié)能效果是很可觀的。我國在這方面也有了長足的發(fā)展。例如淮北礦業(yè)集團(tuán)臨渙煤礦是一所現(xiàn)代化礦井，由于生產(chǎn)相對集中，所需排風(fēng)量一直不高，實(shí)際在70M3/s左右，采用風(fēng)閘門調(diào)節(jié)方式。由于風(fēng)閘門開啟程度減小，通風(fēng)網(wǎng)路阻力增大，克服附加阻力消耗了許多電能，調(diào)節(jié)方式極不經(jīng)濟(jì)，為解決這一問題，該礦也應(yīng)用串級調(diào)速技術(shù)對抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造，從而大幅度提升了生產(chǎn)效率，也產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效應(yīng)[2]。還有在水廠當(dāng)中，為了節(jié)約能源，降低成本

19、，解決現(xiàn)有水泵揚(yáng)程過高，加上供水管道口徑擴(kuò)大調(diào)整，原水水質(zhì)惡化，原有的凈水設(shè)備達(dá)不到要求和城市用水大大超過水廠設(shè)備的能力，造成出廠水壓力大幅度降低，使水泵長期處于低效率的運(yùn)行狀態(tài)下，在這種情況下應(yīng)該對原有的設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，從而獲得更出色的性能以滿足需求。調(diào)速方法有很多種，惟獨(dú)串級調(diào)速系統(tǒng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度中等，長期低速運(yùn)行時(shí)電效率高，成本中等，對維修技術(shù)要求不高，特別是對于需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)、水泵上的應(yīng)用。節(jié)電率可以達(dá)到20%到40%，便于對舊

20、設(shè)備進(jìn)行改造，因此，就我國</p><p>　　串級調(diào)速理論早在20世紀(jì)30年代就已提出，到了60～70年代，當(dāng)可控電力電子器件出現(xiàn)以后，才得到更好的應(yīng)用。20世紀(jì)60年代以來，由于高壓大電流晶閘管的出現(xiàn)，串級調(diào)速系統(tǒng)獲得了空前的發(fā)展。60年代中期，W.Shepherd和J.Stanw就提出了一種將繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)的轉(zhuǎn)差功率進(jìn)行整流，然后經(jīng)過晶閘管逆變器將整流后的轉(zhuǎn)差功率逆變?yōu)殡娋W(wǎng)頻率的交流功率，并將其反饋到電動機(jī)

21、的定子輔助繞組中的晶閘管串級方案，稱為“定子反饋”方案，而把通過變壓器（逆變變壓器）將轉(zhuǎn)差功率反饋到電網(wǎng)（常規(guī)的晶閘管串級）稱為“電網(wǎng)反饋”方案[3]。在“定子反饋”方案中，輔助繞組與定子繞組電氣上絕緣，通過磁耦合，即電磁感應(yīng)，將轉(zhuǎn)差功率經(jīng)過定子繞組反饋到電網(wǎng)，這就是我們所說的“內(nèi)饋”串調(diào)。</p><p>　　20世紀(jì)60年代末期，我國的一些單位開始進(jìn)行晶閘管串級調(diào)速的試驗(yàn)，70年代后期，西安整流器廠首先推出了

22、系列產(chǎn)品，以后其他廠家也相繼推出。國內(nèi)最先是由屈維謙在80年代后期提出內(nèi)饋串級調(diào)速方案的[4]。90年代中期以后，有一家公司又推出斬波式內(nèi)饋串調(diào)。隨著電力電子技術(shù)和控制策略的發(fā)展，新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略被不斷提出。到目前為止全國已有四到五家知名的內(nèi)饋串級調(diào)速裝置的生產(chǎn)廠家。</p><p>　　如今節(jié)約能源、更加合理地、有效地利用能源是一項(xiàng)艱巨、利國利民造福子孫的長期工作，也是我國的一項(xiàng)基本國策。隨著我國改革開放

23、不斷深入和國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，國家大量撥款加速建設(shè)，現(xiàn)在已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，有部分項(xiàng)目已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化階段，相信在不久的將來我國在雙閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)方面一定會趕上或進(jìn)一步縮小與發(fā)達(dá)國家之間的差距。</p><p><b>　　2 串級調(diào)速的原理</b></p><p>　　2.1 異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動勢時(shí)的工作情況</p><p>

24、;　　首先作這樣一個(gè)設(shè)想：若在繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入與轉(zhuǎn)子電動勢同頻率的附加電動勢，通過改變附加電動勢的幅值大小和相位，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這樣，電動機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)差率只是小部分在轉(zhuǎn)子繞組上消耗掉，而轉(zhuǎn)差功率的大部分被串入的附加電動勢所吸收[5]。再利用產(chǎn)生附加電動勢的裝置，設(shè)法把所吸收的這部分轉(zhuǎn)差功率回饋入電網(wǎng)，就能使電動機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)仍具有較高的效率如圖2.1。這種在繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串入附加電動勢的高效率調(diào)速

25、方法，就是串級調(diào)速。 </p><p>　　圖2.1 轉(zhuǎn)子附加電勢的裝置</p><p>　　下面分析異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子附加電動勢時(shí)的工作情況。</p><p>　　異步電動機(jī)運(yùn)行時(shí)其轉(zhuǎn)子相電動勢為：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中 S--異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率

26、；</p><p>　　E20---繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)在轉(zhuǎn)子不動時(shí)的相電動勢，或稱開路電動勢，轉(zhuǎn)子額定電壓值。</p><p>　　轉(zhuǎn)子電動機(jī) E2值與其轉(zhuǎn)差率S成正比，同時(shí)它的頻率f2也與S正比，f2=Sf1按常規(guī)接線時(shí)，轉(zhuǎn)子相電流的方程式為：</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　R2為

27、轉(zhuǎn)子繞組每相電阻；X20為S=1時(shí)轉(zhuǎn)子繞組每相漏抗。</p><p>　　現(xiàn)在在轉(zhuǎn)子回路中引入一個(gè)可控的交流附加電動勢Eadd，并與轉(zhuǎn)子電動勢E2串聯(lián)。Eadd應(yīng)與E2有同頻率，但與E2同相或反相。</p><p>　?。?.3） 當(dāng)電力傳動的負(fù)載轉(zhuǎn)矩M1為恒定時(shí)，可認(rèn)為轉(zhuǎn)子電流I2也為恒定。設(shè)在未串入附加電動勢前，電動機(jī)原在S=S1的轉(zhuǎn)差率下穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)加入反相的附加電動勢后，由于

28、負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定，因此電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率必須加大。這個(gè)過程也可描述為，由于反相附加電動勢的引入瞬間，轉(zhuǎn)子回路總的電動勢減少，轉(zhuǎn)子電流也隨之減小，使電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)拒也減少；由于負(fù)載轉(zhuǎn)拒沒有變，所以電動機(jī)就減速，直至S=S2時(shí)，轉(zhuǎn)子電流有恢復(fù)到原來的數(shù)值，電動機(jī)進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)工作。此時(shí)關(guān)系式為：</p><p><b>　　（2.4）</b></p><p>　　同理，加入同相附加電

29、動勢Eadd可使電動機(jī)轉(zhuǎn)速增加。所以，當(dāng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)引入一可控的附加電動勢時(shí)，即可對電動機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。</p><p>　　2.2 串級調(diào)速的功率傳遞關(guān)系</p><p>　　在一般電動機(jī)轉(zhuǎn)子中串入附加電動勢而形成的串級調(diào)速，從功率關(guān)系來看，實(shí)質(zhì)上就是利用附加電動勢Eadd來控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)差功率而實(shí)現(xiàn)調(diào)速[5]。串級調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)5種基本運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，不同運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的功

30、率傳遞因素關(guān)系如圖2.2所示。五種狀態(tài)如下：</p><p>　　第一種是低于同步轉(zhuǎn)速電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。</p><p>　　第二種是高于同步轉(zhuǎn)速電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　第三種是高于同步速的發(fā)電制動運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，。</p><p>　　第四種是低于同步速的發(fā)電制動運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。</p><p>　　第五種是倒拉反

31、接制動狀態(tài)。</p><p>　　a)次同步速電動狀態(tài)b)反轉(zhuǎn)倒拉制動狀態(tài)c)超同步速回饋制動狀態(tài)</p><p>　　d)超同步速電動狀態(tài)e)次同步速回饋制動狀態(tài)</p><p>　　圖2.2 異步電動機(jī)在轉(zhuǎn)子附加電動勢時(shí)的工況及其功率流程</p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要研究的屬第一種，低于同步轉(zhuǎn)速電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。這種狀態(tài)下轉(zhuǎn)子電流

32、I2與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動E2相位趨于一致，而I2與串入附加電動勢Eadd相位相反，故轉(zhuǎn)子繞組E2輸出轉(zhuǎn)差功率PS=S*P被Eadd裝置所吸收，再借助于Eadd裝置將吸收的轉(zhuǎn)差功率回饋入電網(wǎng)。</p><p>　　2.3 串級調(diào)速系統(tǒng)及其附加電動勢的獲得</p><p>　　在電動機(jī)轉(zhuǎn)子中引入附加電動勢固然可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，但由于電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)電動勢E2的頻率隨著轉(zhuǎn)差率而變化，所以附加

33、電動勢的頻率亦必須能隨電動機(jī)轉(zhuǎn)速而變化[6]。這種調(diào)速方法就相當(dāng)于一個(gè)在轉(zhuǎn)子側(cè)加入可變頻、可變幅電壓的調(diào)速方法。當(dāng)然以上只是從原理上來分析，在工程上可有不同的實(shí)現(xiàn)方法。</p><p>　　實(shí)際系統(tǒng)中是把轉(zhuǎn)子交流電動勢整流成直流電動勢，然后與一直流附加電動勢進(jìn)行比較，控制直流附加電動勢的幅值，就可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這樣就把交流可變頻率的問題轉(zhuǎn)化為與頻率無關(guān)的直流問題，使得分析與控制都方便多了。顯然可以利用一整流

34、裝置把轉(zhuǎn)子交流電動勢整流成直流電動勢，再利用晶閘管組成的可控整流裝置來獲得一個(gè)可調(diào)的直流電壓作為轉(zhuǎn)子回路的附加電動勢。那么，對這一直流附加電動勢有什么技術(shù)要求呢？</p><p>　　首先，它應(yīng)該是平滑可調(diào)的，以滿足對電機(jī)轉(zhuǎn)速的平滑調(diào)節(jié)。另外從功率傳遞的角度來看，希望能吸收從電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)傳遞過來的轉(zhuǎn)差功率并加以利用，譬如把能量回饋電網(wǎng)，而不讓它無謂的浪費(fèi)掉，那就可以大大提高調(diào)速的效率。根據(jù)上面的敘述，如果選用工作

35、在逆變狀態(tài)的晶閘管可控整流器作為產(chǎn)生附加直流電動勢的電源，是完全能滿足上述要求的。</p><p>　　異步電動機(jī)M以轉(zhuǎn)差率S在運(yùn)行，其轉(zhuǎn)子電動勢SE20經(jīng)三相可控整流裝置UR整流，輸出直流電壓Ud。工作在逆變狀態(tài)的三相可控整流裝置UI，除提供一可調(diào)的直流輸出電壓Ui作為調(diào)速所需的附加電動勢外，還可將經(jīng)UR整流后的輸出的電動機(jī)轉(zhuǎn)差功率逆變器回饋到交流電網(wǎng)。電動勢平衡方程式：</p><p>

36、;　　Ud=Ui+IdR （2.5） </p><p>　　K1SE20=K2U2TCOSβ+IdR （2.6）</p><p>　　式中，K1和K2是UR和UI兩個(gè)整流裝置的電壓整流系數(shù)，如果它們都采用三相橋式連接，則，K1= K2=2.34</p><p>　　Ui—逆變器輸

37、出電壓</p><p>　　U2T—逆變器的次級相電壓</p><p><b>　　β—晶閘管逆變角</b></p><p>　　R—轉(zhuǎn)子直流回路的電阻</p><p>　　下面就分析一下它的工作原理。當(dāng)電動機(jī)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，可以近似認(rèn)為Id為恒值?？刂痞率顾龃?，則逆變電壓Ui立即減小；但電動機(jī)轉(zhuǎn)速因存在著

38、機(jī)械慣性尚未變化，所以Ud仍然維持原來的數(shù)值，根據(jù)公式可以得知轉(zhuǎn)子直流回路電流Id增大，相應(yīng)轉(zhuǎn)子電流I2也增大，電機(jī)就加速；在加速過程中轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率變小，因此整流電壓隨之減少，故又使電流Id減少，直至Ud與Ui根據(jù)公式取得新的平衡，電機(jī)進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)以較高的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。同理，減小β可以使電機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。以上就是電力電子器件組成的繞線式轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)電氣串級調(diào)速系統(tǒng)的工作原理。在電路圖中，除拖動電機(jī)外，其余的元件都是靜止的元、器件

39、，所以也稱為靜止型電氣串級調(diào)速系統(tǒng)。從這些裝置的聯(lián)接可以看出，他們構(gòu)成了一個(gè)交-直-交變頻器，但由于逆變器通過變壓器與交流電網(wǎng)相聯(lián)，它輸出的頻率是固定的，所以實(shí)際上是一個(gè)有源逆變器。從這一點(diǎn)來說，這種調(diào)速系統(tǒng)可以看作是電動機(jī)定子在恒壓恒頻供電下的轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速系統(tǒng)。這種串級調(diào)速系統(tǒng)由于β值可平滑連續(xù)調(diào)節(jié)，使得電機(jī)轉(zhuǎn)速也能被平滑地調(diào)節(jié)。另外，由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)差功率能通過轉(zhuǎn)子整流變換為直流功率，再通過逆變器變換為交流</p>&l

40、t;p>　　2.4 串級調(diào)速系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　下面按起動、調(diào)速與停車三種情況來分析串級調(diào)速系統(tǒng)的工作。對電氣傳動裝置而言，實(shí)質(zhì)上是否獲得加減速時(shí)所必需的電磁轉(zhuǎn)矩[8]。討論中認(rèn)為電動機(jī)軸上帶有反抗性的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。</p><p>　　電動機(jī)能從靜止?fàn)顟B(tài)起動的必要條件是能產(chǎn)生大于軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩。對電氣串級調(diào)速系統(tǒng)而言，就是應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)子電流Ir或足夠大的整流

41、后的直流電流Id，為此，轉(zhuǎn)子整流電壓Ud與逆變電壓Ui間應(yīng)有較大的差值。異步電動機(jī)在靜止不動時(shí)，其轉(zhuǎn)子電動勢為Er0;控制逆變角β，使在起動開始的瞬間，Ud與Ui的差值能產(chǎn)生足夠大的Id,以滿足所需的電磁轉(zhuǎn)矩，但有不超過允許的電流值，這樣電動機(jī)就可在一定的動態(tài)轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下加速起動。隨著異步電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，其轉(zhuǎn)子電動勢減少，為了維持加速過程中動態(tài)轉(zhuǎn)矩基本恒定，必須相應(yīng)地增大β角以減少Ui值，維持（Ud- Ui）基本恒定。當(dāng)電動機(jī)加速到所需轉(zhuǎn)

42、速時(shí)，不再調(diào)整β角，電動機(jī)即在此轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。設(shè)此時(shí)的S=S1, β=β1,則有</p><p>　　K1S1Er0=K2U2TCOSβ1+IdLR （2.7）其中IdL為對應(yīng)于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子直流回路電流。</p><p>　　改變β角的大小就可以調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)增大β角使β=β2>β1時(shí)，逆變電壓就會減少，但電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不能立即改變，所以Id將增大，

43、電磁轉(zhuǎn)矩也增大，因此產(chǎn)生的動態(tài)轉(zhuǎn)矩使電動機(jī)加速。隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的增高，K1S1Er0減少，Id回降，直到產(chǎn)生下式所示的平衡狀態(tài)，電動機(jī)乃在增高了的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定下運(yùn)行。</p><p>　　K1S2Er0=K2U2TCOSβ2+IdLR (2.8)其中，β2>β1，S2<S1。同理，減少β角時(shí)可使電動機(jī)在降低了的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p>　　電動

44、機(jī)的停車有制動停車和自由停車兩種[9]。對于處于次同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的雙饋調(diào)速系統(tǒng)，必須在異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)輸入電功率時(shí)才能實(shí)現(xiàn)制動。在串級調(diào)速系統(tǒng)中與轉(zhuǎn)子連接的是不可控整流裝置，它只能從電動機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)輸出電功率，而不可能向轉(zhuǎn)子輸入電功率。因此串級調(diào)速系統(tǒng)沒有停車制動功能。只能靠減小β角逐漸減速，并依靠負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的作用自由停車。</p><p>　　根據(jù)以上對串級調(diào)速系統(tǒng)工作原理的討論得出下列結(jié)論：</p>

45、<p>　　(1)串級調(diào)速系統(tǒng)能夠靠調(diào)節(jié)逆變角β實(shí)現(xiàn)平滑無級調(diào)速；</p><p>　　(2)系統(tǒng)能把異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差功率饋給交流電網(wǎng)，從而使扣除裝置損耗后的轉(zhuǎn)差功率得到有效的利用，大大提高了調(diào)速系統(tǒng)的效率[10]。</p><p>　　3 雙閉環(huán)三相異步電機(jī)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性</p><p>　　3.1 三相異步電動機(jī)串級調(diào)速開環(huán)工作機(jī)械特性<

46、/p><p>　　三相異步電動機(jī)串級調(diào)速開環(huán)工作機(jī)械特性是指三相異步電動機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)中無閉環(huán)負(fù)反饋?zhàn)饔脮r(shí)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩Tem之間的關(guān)系：</p><p>　　n =f（Tem） （3.1）</p><p>　　三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)差率s之間存在一定關(guān)系：</p><p><b>　　

47、（3.2）</b></p><p>　　所以三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性也往往用Tem =f（s）的形式表示： （3.3） </p><p><b>　　（3.4）</b></p><p><b>　?。?.5）</b></p>&

48、lt;p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　將式（3.5）和式（3.6）代入式（3.7）即可得到機(jī)械特性方程式。</p><p>　　表3.1 加負(fù)載轉(zhuǎn)矩的開環(huán)機(jī)械特性測定實(shí)驗(yàn)表</p><p>　　圖3.1 加負(fù)載轉(zhuǎn)矩開環(huán)機(jī)械特性測定實(shí)驗(yàn)圖</p><p>　　通過上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3.1所示

49、，畫出機(jī)械特性測定實(shí)驗(yàn)圖如圖3.1所示，可以看出當(dāng)觸發(fā)電路導(dǎo)通后，電源電壓不變，只改變系統(tǒng)負(fù)載的情況下晶閘管電流也隨著變化，負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大，晶閘管電流也隨之略有增大[11]。</p><p>　　表3.2 改變給定電壓時(shí)的開環(huán)機(jī)械特性表</p><p>　　圖3.2 改變給定電壓時(shí)的開環(huán)機(jī)械特性圖</p><p>　　由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表3.2可知，隨著給定電壓的變化，觸

50、發(fā)電路導(dǎo)通，晶閘管和轉(zhuǎn)速也發(fā)生變化。給定電壓由0V到3V的過程中，轉(zhuǎn)速隨之逐漸變大，當(dāng)給定電壓從3V到5V，轉(zhuǎn)速開始降低，同時(shí)晶閘管電流下降。如圖3.2所示。</p><p>　　3.2 三相異步電動機(jī)單閉環(huán)ASR系統(tǒng)靜特性</p><p>　　閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)是按被調(diào)量偏差進(jìn)行控制的系統(tǒng)，只要被調(diào)量出現(xiàn)偏差，它就會通過負(fù)反饋?zhàn)饔脕碜詣拥丶m正偏差，以抑制擾動對輸出量的影響[12]。<

51、/p><p>　　3.2.1 三相異步電動機(jī)單閉環(huán)ASR系統(tǒng)有靜差</p><p>　　引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋只能減少靜態(tài)轉(zhuǎn)速降落，使轉(zhuǎn)速盡可能維持接近恒定，而不可能完全回復(fù)到原來數(shù)值(即有誤差)。這種維持被調(diào)節(jié)量(轉(zhuǎn)速)近于恒值但又有靜差的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通常稱為有差恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，簡稱有靜差系統(tǒng)。</p><p>　　表3.3 單閉環(huán)靜差系統(tǒng)數(shù)據(jù)表 </p><

52、;p>　　圖3.3 單閉環(huán)靜差系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)圖</p><p>　　通過上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3.3所示，利用數(shù)據(jù)得出圖3.3可以看出當(dāng)觸發(fā)電路導(dǎo)通后，當(dāng)電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩加大時(shí)，負(fù)載電流增加，電樞主回路的總電阻電壓降落便增加，因?yàn)榇藭r(shí)晶閘管整流裝置輸出的整流電壓還沒有變化，于是電動機(jī)的反電動勢 Ea＝Ken便減小，電動機(jī)轉(zhuǎn)速隨之下降。電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降后，負(fù)反饋電壓 Un 也下降到 Unl，但這時(shí)給定電壓 Un* 并

53、沒有改變，而 U＝Un*–Unl，偏差電壓便有所增加，它使晶閘管整流裝置的控制角減小，整流電壓上升，電動機(jī)轉(zhuǎn)速就回升了。但是，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不能回升到原來的數(shù)值。因?yàn)榧偃珉妱訖C(jī)的轉(zhuǎn)速已經(jīng)回升到了原值，那么測速發(fā)電機(jī)的電壓也要回升到原來的數(shù)值，由于偏差電壓 Un＝Un*–Un ，偏差電壓又將下降到原來的數(shù)值，也就是說偏差電壓U 沒有增加，U 不增加，晶閘管整流裝置的輸出整流電壓 UdoCOSα也不能作相應(yīng)的增加，以補(bǔ)償電樞主電路電阻所引起的

54、電壓降。這樣，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速又將重新下降到原來的數(shù)值，不能因引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋而得到相應(yīng)的提高了。</p><p>　　3.2.2 三相異步電動機(jī)單閉環(huán)ASR系統(tǒng)無靜差</p><p>　　有靜差調(diào)速系統(tǒng)，進(jìn)行給定信號和反饋信號綜合的運(yùn)算器是比例放大器（稱為P調(diào)節(jié)器），其輸出電壓就是可控整流電源的控制電壓[13]。如果系統(tǒng)沒有靜差，給定電壓和反饋電壓相等，放大器就沒有輸出電壓，可控整流電源也就沒

55、有輸出電壓，系統(tǒng)就不能工作，因此可以說系統(tǒng)是依靠誤差而運(yùn)行的。從靜特性方程進(jìn)行的推理可知，由于放大器的放大倍數(shù)不可能為無窮大，所以閉環(huán)轉(zhuǎn)速降也不可能為0，在靜態(tài)時(shí)其放大倍數(shù)接近無窮大，或靜態(tài)時(shí)其輸入電壓為0，但仍保持有輸出電壓。</p><p>　　積分運(yùn)算器的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速控制的無靜差要求，但是，由于積分時(shí)間的影響，大大減慢了系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)的速度，使系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)變慢。為此無靜差轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)常采用比例-積分運(yùn)算

56、器也稱為PI調(diào)節(jié)器。</p><p>　　表3.4 單閉環(huán)無靜差系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表</p><p>　　圖3.4 單閉環(huán)無靜差系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)圖</p><p>　　從上述表3.4的數(shù)據(jù)可以看出，在單閉環(huán)無靜差轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，晶閘管電流有小幅波動但基本維持恒定不變，晶閘管電壓不發(fā)生變化，而轉(zhuǎn)速有所下降，如圖3.4所示。通過圖形可以看出單閉環(huán)無靜差轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)

57、要比開環(huán)機(jī)械特性要硬。</p><p>　　3.3 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性</p><p>　　3.3.1 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)特性分析</p><p>　　表3.5 雙閉環(huán)靜差特性數(shù)據(jù)表</p><p>　　圖3.5 雙閉環(huán)靜差系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)圖</p><p>　　從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看如表3.5所示，雙閉環(huán)靜差系統(tǒng)電

58、流負(fù)反饋有使靜特性變軟的趨勢,但有轉(zhuǎn)速反饋環(huán)包在外面，電流負(fù)反饋對于速度環(huán)來說相當(dāng)于一個(gè)擾動作用，只要速度環(huán)的放大倍數(shù)足夠大，而且沒有飽和，則電流負(fù)反饋的擾動作用就能受到抑制。何況速度環(huán)用的是PI 調(diào)節(jié)器，整個(gè)系統(tǒng)是無靜差的調(diào)速系統(tǒng). 也就是說，當(dāng)速度環(huán)不飽和時(shí)，電流負(fù)反饋使靜特性可能產(chǎn)生的速降被轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的積分作用消除。一旦轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，速度環(huán)即失去作用，只剩下電流環(huán)起作用。這時(shí)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，靜特性呈現(xiàn)下降趨勢。如圖3.

59、5所示。</p><p>　　3.3.2 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)特性分析</p><p>　　從動態(tài)響應(yīng)過程來看,突加給定信號Ugn的瞬時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋很小，近似為零，速度調(diào)節(jié)器很快處于飽和狀態(tài)，輸出恒值限幅電壓Ugim ,經(jīng)過電流調(diào)節(jié)器，使電動機(jī)很快地起動，起動后，雖然轉(zhuǎn)速反饋電壓Ufn增長了，但是由于速度環(huán)的積分作用，只要還是Ufn<Ugn ，速度環(huán)輸出仍維持在限幅值上不變,直到轉(zhuǎn)速

60、超調(diào),即Ufn>Ugn輸入偏差電壓ΔU變成負(fù)值,速度環(huán)退出飽和。因此，在整個(gè)升速過程中,速度環(huán)一直處于飽和,這相當(dāng)于使速度環(huán)處于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)只在電流環(huán)的恒值作用下以最大電流起動。直至超調(diào)后,速度環(huán)才真正發(fā)揮作用，使轉(zhuǎn)速漸趨穩(wěn)定。這樣，就巧妙地利用了速度調(diào)節(jié)器的飽和非線性，在一段時(shí)間內(nèi)使它的作用隔斷，使系統(tǒng)在起動過程中基本上表現(xiàn)為恒流調(diào)節(jié)。</p><p>　　雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突加給定電壓后，由靜止?fàn)顟B(tài)啟動時(shí)

61、轉(zhuǎn)速和電流的過渡過程波形如以下的圖中所示。由于在啟動過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器經(jīng)歷了不飽和、飽和、退出飽和三個(gè)階段，因此，整個(gè)過度過程也分為三個(gè)階段[3]。</p><p>　　第一階段是電流的上升階段，突加給定電壓后，通過兩個(gè)調(diào)節(jié)器的控制作用，是Uk、Udo、Id都上升。當(dāng)Id>Ifz后，轉(zhuǎn)速N開始增長。由于電動機(jī)機(jī)電慣性較大，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速反饋增長較慢，因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸入偏差電壓△Un=Ugn-Ufz數(shù)值較大

62、其輸出電壓很快達(dá)到了限幅值，并輸送給電流調(diào)節(jié)器ACR，使其輸出Uk迅速增大，從而使觸發(fā)脈沖從90度初始位置快速前移，迅速地使整流電壓Udo增大，進(jìn)而使電流Id迅速增大。當(dāng)Id=Idm時(shí)，Ufi=Ugim,電流調(diào)節(jié)器的作用使Id不再增長，而保持動態(tài)平衡。這一階段的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ST由不飽和很快達(dá)到飽和，而電流調(diào)節(jié)器LT一般是不飽和的，以保證電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用。這些都是設(shè)計(jì)時(shí)予以保證的。</p><p>　　第二階段

63、是恒流升速階段，即以最大電流給定升速。這一段是電流上升到最大值Idm開始，到轉(zhuǎn)速上升到給定值Ned即靜特性上的N0為止，是啟動過程的主要階段。在這個(gè)階段中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR一直是飽和的，轉(zhuǎn)速環(huán)相當(dāng)于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)表現(xiàn)為在恒值電流給定Ugim作用下的電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基本上保持電流Id恒定（電流可能超調(diào)，也可能不超調(diào)，取決于電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)）。與此同時(shí)，在電流環(huán)實(shí)現(xiàn)恒流調(diào)節(jié)的過程中，電動機(jī)的反電動勢E也按線性增長。對電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，反

64、電勢E是一個(gè)線性漸增的擾動量。為了克服這個(gè)擾動。Uk和Udo也必須基本上按線性增長，才能保證Id恒定。由于電流調(diào)節(jié)器ACR是PI調(diào)節(jié)器，要使它的輸出量按線性增長，其輸入偏差電壓△Ui=Ugim-Ufi必須維持一定的恒值，也就是說Id應(yīng)略低于Idm。上述情況表明，電流恒值調(diào)節(jié)過程同時(shí)伴隨著對反電動勢擾動的調(diào)節(jié)過程，反電動勢擾動對電流的影響被電流調(diào)節(jié)器的積分作用所補(bǔ)償。因此，為了保證電流環(huán)的這種調(diào)節(jié)作用，在啟動過程中，電流調(diào)節(jié)器是不飽和的，

65、而且要求電流調(diào)節(jié)器的積分常數(shù)和調(diào)節(jié)對象的時(shí)間常數(shù)要互相配合，這正是電流調(diào)節(jié)器在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要解決的問題。同時(shí)，還</p><p>　　第三階段是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。在這個(gè)階段開始時(shí)，轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到了給定值，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定與反饋電壓平衡，輸入偏差為零即Ugn=Ufn,△Un=0。但其輸出卻由于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的積分作用還維持在限幅值上，所以電動機(jī)仍在最大電流下加速，必然使轉(zhuǎn)速超調(diào)。轉(zhuǎn)速超調(diào)以后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ST的輸入端出現(xiàn)

66、負(fù)的偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，其輸出電壓也就是電流ACR的給定電壓Ugi立即從限幅值降下來，主電路電流Id也隨之迅速減小。但是，由于Id仍大于負(fù)載電流Ifz，在一段時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)速仍繼續(xù)上升，直到Id=Ifz時(shí)，轉(zhuǎn)矩M=Mfz，則轉(zhuǎn)速N達(dá)到峰值。以后，電動機(jī)才開始在負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mfz的作用下減速。與此相應(yīng)，電流Id也出現(xiàn)一段小于Ifz的過度過程，直到進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。綜合上述可知，在這一段內(nèi)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR和電流調(diào)節(jié)器ACR都不飽和，同時(shí)起調(diào)節(jié)作用

67、。由于轉(zhuǎn)速環(huán)在外環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器處于主導(dǎo)地位，它使轉(zhuǎn)速迅速趨于給定值，并使得系統(tǒng)穩(wěn)定；電流調(diào)節(jié)器的作用則是力圖使Id盡快地跟隨轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出Ugi的變化，也就是說，電流內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)過程是速度外環(huán)支配的，故而形成了一個(gè)電流隨動系統(tǒng)。</p><p>　　綜合上述，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動過程具有三個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　?。?）飽和非線性控制；</p><p>

68、<b>　?。?）轉(zhuǎn)速超調(diào)；</b></p><p>　?。?）準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制。</p><p>　　隨著轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的飽和與不飽和，整個(gè)系統(tǒng)處于完全不同的兩種狀態(tài)。當(dāng)ASR飽和時(shí)，轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)，系統(tǒng)表現(xiàn)為恒值電流調(diào)節(jié)的單閉環(huán)系統(tǒng)；當(dāng)不飽和時(shí)，轉(zhuǎn)速形成閉環(huán)，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)無靜差調(diào)速系統(tǒng)，而電流內(nèi)環(huán)則表現(xiàn)為電流隨動系統(tǒng)。在不同情況下表現(xiàn)為不同結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，這就是飽和非線

69、性控制特征。</p><p>　　轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)后，轉(zhuǎn)速的動態(tài)響應(yīng)一定有超調(diào)。只是在轉(zhuǎn)速超調(diào)后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR退出飽和，才真正發(fā)揮線性調(diào)節(jié)作用。從另一個(gè)角度看，在ASR飽和期間，它也并不是沒有作用的，而是起著飽和的非線性控制作用。</p><p>　　啟動過程中的主要階段是恒流升速階段，它的特征是電流保持恒定。一般選擇為允許的最大值，以便充分發(fā)揮電機(jī)的過載能力，使啟動過程盡可能最快，這個(gè)階段

70、電流受到限制條件下的最短時(shí)間控制，或者稱“時(shí)間最優(yōu)控制”，但整個(gè)啟動過程與理想快速啟動過程還是有差別的，主要表現(xiàn)為第二，第三階段的電流不是突變。不過這兩段的時(shí)間只占全部啟動時(shí)間的很小的一部分，已經(jīng)無關(guān)大局，所以雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的啟動過程可以稱為“準(zhǔn)時(shí)間最優(yōu)控制”過程[14]。</p><p><b>　　4 總體設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　4.1 雙閉環(huán)三相異

71、步電機(jī)串級調(diào)速各個(gè)模塊的功能</p><p>　　本課題是以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器兩個(gè)調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)串級調(diào)速的功能的。課設(shè)主要是在MCL電機(jī)電力電子及電氣傳動教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)的[15]。在這之中需要以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K：MCL-33 觸發(fā)電路，Ⅰ組晶閘管，Ⅱ組晶閘管，平波電抗器，RC阻容吸收,二極管三相整流橋；MCL-18 速度變換器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器，電流互感器，電壓互感器,過流保護(hù)，給定，電流反饋；

72、三相繞線式異步電動機(jī)-測功機(jī)-測速發(fā)電機(jī)組 ；MEL-02 三相芯式變壓器；MEL—03掛箱：可調(diào)電阻器。</p><p>　　基本掛箱MCL-33介紹：MCL—33由脈沖控制及移相，雙脈沖觀察孔，一組可控硅，二組可控硅及二極管，RC吸收回路，平波電抗器L組成。實(shí)驗(yàn)臺提供相位差為60o，經(jīng)過調(diào)制的“雙窄”脈沖（調(diào)制頻率大約為310KHz），觸發(fā)脈沖分別由兩路功放進(jìn)行放大，分別由Ublr和Ublf進(jìn)行控制。當(dāng)Ub

73、lf接地時(shí)，第一組脈沖放大電路進(jìn)行放大。當(dāng)Ublr接地時(shí)，第二組脈沖放大電路進(jìn)行工作。脈沖移相由Uct端的輸入電壓進(jìn)行控制，當(dāng)Uct端輸入正信號時(shí)，脈沖前移，Uct端輸入負(fù)信號時(shí)，脈沖后移，移相范圍為10o—160o。偏移電壓調(diào)節(jié)電位器RP調(diào)節(jié)脈沖的初始相位，不同的實(shí)驗(yàn)初始相位要求不一樣。</p><p>　　雙脈沖觀察孔輸出相位差為60o的雙脈沖，同步電壓觀察孔，輸出相電壓為30V左右的同步電壓，用雙蹤示波器分

74、別觀察同步電壓和雙脈沖，可比較雙脈沖的相位。</p><p>　　使用注意事項(xiàng)：單雙脈沖及同步電壓觀察孔在面板上都為小孔，僅能接示波器，不能輸入任何信號。</p><p>　　脈沖控制：面板上部的6檔直鍵開關(guān)控制接到可控硅的脈沖，1、2、3、4、5、6分別控制可控硅VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6的觸發(fā)脈沖，當(dāng)直鍵開關(guān)按下時(shí)，脈沖斷開，彈出時(shí)脈沖接通；一橋可控硅由六只5A80

75、0V組成；二橋可控硅由六只5A800V構(gòu)成，另有六只5A800V二極管； RC吸收回路可消除整流引起的振蕩。當(dāng)做調(diào)速實(shí)驗(yàn)時(shí)需接在整流橋輸出端。平波電抗器可作為電感性負(fù)載電感使用，電感分別為50mH、100mH、200mH、700mH, 在1A范圍內(nèi)基本保持線性。</p><p>　　使用注意事項(xiàng)：外加觸發(fā)脈沖時(shí)，必須切斷內(nèi)部觸發(fā)脈沖。</p><p>　　基本掛箱MCL-18介紹：MCL—

76、18由G（給定），零速封鎖器（DZS），速度變換器（FBS），轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR），電流調(diào)節(jié)器（ACR），過流過壓保護(hù)等部份組成。</p><p>　　G（給定）：它的作用是得到下列幾個(gè)階躍的給定信號；0V突跳到正電壓，正電壓突跳到0V；0V突跳到負(fù)電壓，負(fù)電壓突跳到0V；正電壓突跳到負(fù)電壓，負(fù)電壓突跳到正電壓；正負(fù)電壓可分別由RP1、RP2兩多圈電位器調(diào)節(jié)大?。ㄕ{(diào)節(jié)范圍為013V左右）。數(shù)值由面板右邊的數(shù)顯窗讀

77、出。只要依次扳動S1、S2的不同位置即能達(dá)到上述要求。</p><p>　　若S1放在“正給定”位，扳動S2由“零”位到“給定”位即能獲得0V突跳到正電壓的信號，再由“給定”位扳到“零”位能獲得正電壓到0V的突跳；若S1放在“負(fù)給定”位，扳動S2，能得到0V到負(fù)電壓及負(fù)電壓到0V的突跳；S2放在“給定”位，扳動S1，能得到正電壓到負(fù)電壓及負(fù)電壓到正電壓的突跳。</p><p>　　使用注意

78、事項(xiàng)：給定輸出有電壓時(shí)，不能長時(shí)間短路，特別是輸出電壓較高時(shí)，否則容易燒壞限流電阻。</p><p>　　FBC+FA+FT（電流變送器與過流過壓保護(hù)）：此單元有三種功能：一是檢測電流反饋信號，二是發(fā)出過流信號，三是發(fā)出過壓信號。電路圖為圖4.1所示。</p><p>　　電流變送器：電流變送器適用于可控硅直流調(diào)速裝置中，與電流互感器配合，檢測可控硅變流器交流進(jìn)線電流，以獲得與變流器電流成

79、正比的直流電壓信號，零電流信號和過電流邏輯信號等。</p><p>　　電流互感器的輸出接至輸入TA1，TA2，TA3，反映電流大小的信號經(jīng)三相橋式整流電路整流后加至9R1、9R2、VD7及RP1、9R3、9R20組成的各支路上，其中：9R2與VD7并聯(lián)后再與9R1串聯(lián)，在其中點(diǎn)取零電流檢測信號；將RP1的可動觸點(diǎn)輸出作為電流反饋信號，反饋強(qiáng)度由RP1進(jìn)行調(diào)節(jié)；將可動觸點(diǎn)RP2與過流保護(hù)電路相聯(lián)，輸出過流信號，可

80、調(diào)節(jié)過流動作電流的大小。</p><p>　　過流保護(hù)（FA）：當(dāng)主電路電流超過某一數(shù)值后(2A左右)，由9R3，9R20上取得的過流信號電壓超過運(yùn)算放大器的反向輸入端，使D觸發(fā)器的輸出為高電平，使晶體三極管V由截止變?yōu)閷?dǎo)通，結(jié)果使繼電器K的線圈得電，繼電器K由釋放變?yōu)槲某ｉ]觸點(diǎn)接在主回路接觸器的線圈回路中，使接觸器釋放，斷開主電路。并使發(fā)光二極管亮，作為過流信號指示，告訴操作者已經(jīng)過流跳閘。</p

81、><p>　　SA為解除記憶的復(fù)位按鈕，當(dāng)過流動作后，如過流故障已經(jīng)排除，則須按下以解除記憶，恢復(fù)正常工作。</p><p>　　圖4.1 電流變送器與過流保護(hù)原理圖</p><p>　　零速封鎖器（DZS）：零速封鎖器的作用是當(dāng)調(diào)速系統(tǒng)處于靜車狀態(tài)，即速度給定電壓為零，同時(shí)轉(zhuǎn)速也確為零時(shí)，封鎖調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的所有調(diào)節(jié)器，以避免靜車時(shí)各放大器零漂引起可控硅整流電路有輸出使

82、電機(jī)爬行的不正?，F(xiàn)象[16]。</p><p>　　它的總輸入輸出關(guān)系是：當(dāng)1端和2端的輸入電壓的絕對值都小于0.07 V左右時(shí)，則3端的輸出電壓應(yīng)為0V；當(dāng)1端和2端的輸入電壓絕對值或者其中之一或者二者都大于0.2V時(shí)，其3端的輸出電壓應(yīng)為-15V；當(dāng)3端的輸出電壓已為-15V，后因1端和2端的電壓絕對值都小于0.07V，使3端電壓由-15V變?yōu)?V時(shí)，需要有100毫秒的延時(shí)。3端為0V時(shí)輸入到各調(diào)節(jié)器反饋網(wǎng)絡(luò)

83、中的場效應(yīng)管，使其導(dǎo)通，調(diào)節(jié)器反饋網(wǎng)絡(luò)短路而被封鎖，3端為-15V時(shí)輸入到上述場效應(yīng)管使其夾斷，而解除封鎖。具體原理如下：</p><p>　　它是由兩個(gè)山形電平檢測器和開關(guān)延時(shí)電路組成[17]。</p><p>　　DZS前半部分別由線性集成電路A1：A和A1：B組成二個(gè)山形電平檢測器，山形電平極測器的輸入輸出特性如圖4.2所示，輸入電壓是指1或2端送入的電壓（S3放在封鎖位），輸出電壓

84、是指在4或5上得到的電壓。調(diào)整參數(shù)到輸出電壓突跳的幾個(gè)輸入電壓為：Ua=-0.2V；Ub=-0.07V；Uc=+0.07V ；Ud=+0.2V輸出正向電壓無限幅，約為+12V，輸出負(fù)向電壓用二極管VD9和VD10箝位到-0.7V。</p><p>　　圖4.2 電平檢測器輸入輸出特性</p><p>　　DZS的后關(guān)部為開關(guān)延時(shí)電路：當(dāng)1和2端電壓絕對值均小于0.07V，則4和5得到的電

85、壓都為+15V，高電平為“1”態(tài)，輸入單與門4011，其輸出10腳也為“1”態(tài)，二極管VD11截止，這樣單與非門的輸入為“1”態(tài)，輸出3腳為“0”態(tài)，VD12導(dǎo)通，使穩(wěn)壓管VST不能擊穿，所以三極管VT1截止，從而3端輸出為0V；當(dāng)1和2端電壓絕對值或其中之一或二者都大于0.2V時(shí)，則在4和5上或者4為-0.7V，或者5為-0.7V，或者4、5均為-0.7V，低電平為“0”態(tài)，三種情況輸入D：C，其輸出都為“0”態(tài)，VD11導(dǎo)通，接0V

86、，D:A輸入為“0”態(tài)，其輸出為“1”態(tài)，使VD12截止，穩(wěn)壓管VST在30V的電壓作用下而擊穿，VT1飽和導(dǎo)通，可使3端輸出為-15V；當(dāng)已在二種情況下，3端子輸出為-15V，此時(shí)D:C的輸出為0V，D:A上輸入電壓接近0V。若要回到第一種的情況，則D：C的輸出先由“0”態(tài)變成“1”態(tài)，VD11截止，D:A上輸入上電壓應(yīng)為+15V，但電容C5二端電壓不能突變，+15V電源通過R27對C5充電，C5電壓逐步上升，上升到一定數(shù)值后D：A的

87、輸出由“1”態(tài)變?yōu)椤?”態(tài)，從而使3</p><p>　　電源輸入輸出端：面板下部的L1、L2、L3三接線柱表示三相電源的輸入，U、V、W表示電源輸出端。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)壓器的輸出端接到L1、L2、L3，U、V、W接到可控硅或電機(jī)，在L1、U，L2、V，L3、W間接有電流互感器，L1、L2間接有電壓互感器，當(dāng)電流過大或電壓過高時(shí)，過流保護(hù)和過壓保護(hù)動作。</p><p>　　使用注意事項(xiàng)：

88、接到可控硅的電壓必須從U、V、W引出，否則過流保護(hù)和過壓保護(hù)不起作用。</p><p>　　FBS（速度變換器）：速度變換器（FBS）用于轉(zhuǎn)速反饋的調(diào)速系統(tǒng)中，將直流測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓變換成適用于控制單元并與轉(zhuǎn)速成正比的直流電壓，作為速度反饋。</p><p>　　使用時(shí)，將測速發(fā)電機(jī)的輸出端接至速度變換器的輸入端1和2。分兩路輸出。一路經(jīng)電位器RP2至轉(zhuǎn)速表，轉(zhuǎn)速表(02000n/s)

89、已裝在電機(jī)導(dǎo)軌上。另一路經(jīng)電阻及電位器RP，由電位器RP中心抽頭輸出，作為轉(zhuǎn)速反饋信號，反饋強(qiáng)度由電位器RP的中心抽頭進(jìn)行調(diào)節(jié)，由電位器RP輸出的信號，同時(shí)作為零速封鎖反映轉(zhuǎn)速的電平信號元件RP裝在面板上。 </p><p>　　ASR（速度調(diào)節(jié)器）：速度調(diào)節(jié)器ASR的功能是對給定和反饋兩個(gè)輸入量進(jìn)行加法，減法，比例，積分和微分等運(yùn)算，使其輸出按某一規(guī)律變化。它由運(yùn)算放大器

90、，輸入與反饋網(wǎng)絡(luò)及二極管限幅環(huán)節(jié)組成。其原理圖如圖4.3所示。 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR也可當(dāng)作電壓調(diào)節(jié)器AVR來使用。 </p><p>　　圖4.3 速度調(diào)節(jié)器原理圖</p><p>　　速度調(diào)節(jié)器采用電路運(yùn)算放大器，它具有兩個(gè)輸入端，同相輸入端和倒相輸入端，其輸出電壓與兩個(gè)輸入端電壓之差成正比。電路運(yùn)算放大器具有開環(huán)放大倍數(shù)大，零點(diǎn)漂移小，線性度好，輸入電流極小，輸出阻抗小等優(yōu)點(diǎn)，可以構(gòu)成

91、理想的調(diào)節(jié)器。圖4.4中，由二極管VD4，VD5和電位器RP2，RP3組成正負(fù)限幅可調(diào)的限幅電路[18]。由C2，R9組成反饋微分校正網(wǎng)絡(luò)，有助于抑制振蕩，減少超調(diào)，R15，C1組成速度環(huán)串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)。場效應(yīng)管V5為零速封鎖電路，當(dāng)4端為0V時(shí)VD5導(dǎo)通，將調(diào)節(jié)器反饋網(wǎng)絡(luò)短接而封鎖，4端為-13V時(shí)，VD5夾斷，調(diào)節(jié)器投入工作。RP1為放大系數(shù)調(diào)節(jié)電位器。元件RP1，RP2，RP3均安裝在面板上。電容C1兩端在面板上裝有接線柱，電容C2

92、兩端也裝有接線柱，可根據(jù)需要外接電容。</p><p>　　ACR（電流調(diào)節(jié)器）：電流調(diào)節(jié)器適用于可控制傳動系統(tǒng)中，對其輸入信號（給定量和反饋量）時(shí)進(jìn)行加法、減法、比例、積分、微分，延時(shí)等運(yùn)算或者同時(shí)兼做上述幾種運(yùn)算。以使其輸出量按某種予定規(guī)律變化。它是由下述幾部分組成：運(yùn)算放大器，兩極管限幅，互補(bǔ)輸出的電流放大級、輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)、反饋?zhàn)杩咕W(wǎng)絡(luò)等[19]。如圖4.4所示。</p><p>　

93、　圖4.4 電流調(diào)節(jié)器原理圖</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器與速度調(diào)節(jié)器相比，增加了4個(gè)輸入端，其中2端接過流推信號，來自電流變換器的過流信號U，當(dāng)該點(diǎn)電位高于某值時(shí)，VST1擊穿，正信號輸入，ACR輸出負(fù)電壓使觸發(fā)電路脈沖后移。UZ、UF端接邏輯控制器的相應(yīng)輸出端，當(dāng)這二端為高電平時(shí)，三極管V1、V2導(dǎo)通將Ugt和Ugi信號對地短接，用于邏輯無環(huán)流可逆系統(tǒng)。</p><p>　　晶體管

94、V3和V4構(gòu)成互補(bǔ)輸出的電流放大級，當(dāng)V3、V4基極電位為正時(shí)，V4管（PNP型晶體管）截止，V3管和負(fù)截構(gòu)成射極跟隨器。如V3，V4基極電位為負(fù)時(shí)，V3管（NPN型晶體管）截止，V4管和負(fù)截構(gòu)成射極跟隨器。接在運(yùn)算放大器輸入端前面的阻抗為輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)。改變輸入和反饋?zhàn)杩咕W(wǎng)絡(luò)參數(shù)，就能得到各種運(yùn)算特性。元件RP1、RP2、RP3裝在面板上，C1、C2的數(shù)值可根據(jù)需要，由外接電容來改變。</p><p>　　4.2

95、 串級調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　全面比較單閉環(huán)和雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，把握系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)的功能，選擇最適合設(shè)計(jì)要求的虛擬控制電路。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際，選擇轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　對于交流異步電動機(jī)轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)轉(zhuǎn)差功率消耗較大，從而限制了調(diào)速范圍[20]。如果要設(shè)法回收轉(zhuǎn)差功率，就需要在異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)施加控制，此時(shí)可以采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)。常見

96、的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)用轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速，這種調(diào)速方法簡單、操作方便且價(jià)格便宜，但在電阻上將消耗大量的能量，效率低，經(jīng)濟(jì)性差，同時(shí)由于轉(zhuǎn)子回路附加電阻的容量大，可調(diào)的級數(shù)有限，不能實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。為了克服上述缺點(diǎn)，必須尋求一種效率較高、性能較好的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)差功率同饋型調(diào)速方法，串級調(diào)速系統(tǒng)就是一個(gè)很好的解決方案。</p><p>　　根據(jù)串級調(diào)速原理及資料查詢，設(shè)計(jì)出串級調(diào)速系統(tǒng)主電路如圖4.5所示。&l

97、t;/p><p>　　圖4.5 串級調(diào)速系統(tǒng)主電路圖</p><p>　　串級調(diào)速是通過繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路引入附加電勢而產(chǎn)生的。它屬于變轉(zhuǎn)差率來實(shí)現(xiàn)串級調(diào)速的。與轉(zhuǎn)子串電阻的方式不同，串級調(diào)速可以將異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差功率加以應(yīng)用（回饋電網(wǎng)或是轉(zhuǎn)化為機(jī)械能送回到電動機(jī)軸上），因此效率高。它能實(shí)現(xiàn)無級平滑調(diào)速，低速時(shí)機(jī)械特性也比較硬。特別是晶閘管低同步串級調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)難度小，性能比較完善

98、，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　4.3 雙閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　說到雙閉環(huán)系統(tǒng)的調(diào)速，我們得首先來簡要認(rèn)識一下單閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)速，單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是指只有一個(gè)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在電動機(jī)軸上裝一臺直流測速發(fā)電機(jī)TG，引出與轉(zhuǎn)速成正比的電壓Uf，與給定電壓Ugd比較后，得偏差電壓ΔU，經(jīng)過放大器FD，產(chǎn)生觸發(fā)裝置CF的控制電壓Uk，用以控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。因?yàn)檫@里

99、只有一個(gè)環(huán)，所以成為單閉環(huán)系統(tǒng)。采用PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，既保證了動態(tài)穩(wěn)定性，又能做到無靜差，很好地解決了系統(tǒng)中動、靜態(tài)之間的矛盾。然而系統(tǒng)中只靠電流截止環(huán)節(jié)來限制啟動和升速的沖擊電流，其性能仍然不能令人滿意。主要問題是，不能在充分利用電機(jī)過載能力的條件下獲得最快的動態(tài)響應(yīng)，甚至使啟動和加速過程拖長。自動控制理論提示，進(jìn)一步解決問題的唯一途徑是對電流這個(gè)物理量也實(shí)行負(fù)反饋控制。同時(shí)在電流控制回路中設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)器，專門用于調(diào)節(jié)電流量

100、。這樣，系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流。這樣的系統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　圖4.6 輸出限幅電路圖</p><p>　　在組成雙閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)必須解決的一個(gè)問題，就是調(diào)節(jié)器的限幅的整定問題。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅電壓決定了電流調(diào)節(jié)器ACR給定電流的最大值，它完全取決于電動機(jī)的過載能力和系統(tǒng)對最大加速度的需要；電流調(diào)節(jié)器ACR的正限幅則表示對觸發(fā)器裝置

101、的最小移相α的限制或?qū)чl管裝置輸出電壓最大值的限制。采用運(yùn)算放大器做調(diào)節(jié)器的時(shí)候，輸出限幅可以采用上面圖4.6電路[16]。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋在系統(tǒng)中分別起作用，又不致互相牽制而影響系統(tǒng)的性能，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別是轉(zhuǎn)速和電流。它們之間實(shí)現(xiàn)串級聯(lián)接，即以轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管的觸發(fā)裝置。它的原理框架結(jié)構(gòu)圖如圖4.7所示。

102、 </p><p>　　圖4.7 繞線式異步電動機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)框圖</p><p>　　在圖4.7反饋的結(jié)構(gòu)來看，電流調(diào)節(jié)器ACR在里面，是內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在外面，成為外環(huán)。這樣就組成了雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　4.4總電路圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　由串級調(diào)速系統(tǒng)的原理可知在轉(zhuǎn)子回路中附加電勢，通常采用的方法是將

103、轉(zhuǎn)子電動勢經(jīng)二極管橋式整流器整流得到一個(gè)直流電壓，在由晶閘管有源逆變路來改變轉(zhuǎn)子的反電動勢，從而方便地實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。再加上雙閉環(huán)系統(tǒng)就構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)圖如圖4.8，其中子系統(tǒng)是串級調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　圖4.8 雙閉環(huán)三相異步電機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)</p><p><b>　　5 系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　5.1 仿真軟件的簡

104、介</p><p>　　系統(tǒng)仿真和調(diào)試在設(shè)計(jì)電路時(shí),要對所設(shè)計(jì)的電路的性能進(jìn)行預(yù)計(jì)、判斷和校驗(yàn)。過去常用數(shù)學(xué)和物理這兩種方法,它們對設(shè)計(jì)規(guī)模較小的一般電路是可行的。隨著大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展,電路品種日新月異,規(guī)模越來越大,同時(shí)對電路的可靠性、性價(jià)比也越來越高,原來的方法已完全不能適應(yīng)電路的要求?？刂葡到y(tǒng)的計(jì)算機(jī)法仿真是一門涉及到控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合性新興學(xué)科。它是以控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為工

105、具，對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的一種方法。系統(tǒng)仿真就是用模型代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究，而計(jì)算機(jī)仿真能夠?yàn)楦鞣N試驗(yàn)提供方便、靈活可靠的數(shù)學(xué)模型。目前應(yīng)用的比較多的是MATLAB ,它包含了強(qiáng)大的仿真器和仿真庫。使用MATLAB對控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法是：以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱，從元件庫中選取所需的元件,連接好原理圖,加上激勵源,然后單擊仿真按鈕即可自動開始,可以同時(shí)觀察復(fù)雜的模擬信號和數(shù)字