双闭环直流调速系统：动态仿真与抗干扰分析

"本文详细介绍了双闭环直流调速系统的工作原理、组成及动态仿真，并分析了其抗干扰性能，包括电网电压扰动和负载扰动的情况。" 双闭环直流调速系统是一种广泛应用在龙门刨床、可逆轧钢机、造纸、印染设备等领域的调速技术，它具有优异的动静态特性、抗扰动性能和宽范围的平滑调速能力。系统的核心是转速调节器（ASR）和电流调节器（ACR），它们通过串级连接实现对电动机转速和电流的精确控制。 1. 双闭环系统的结构与原理 系统包含两个负反馈环，外环是转速环，由转速调节器ASR控制，确保电动机转速按照给定电压u_sn准确运行。内环是电流环，由电流调节器ACR负责，保证在最大电流限制下实现快速的转速响应。转速环和电流环均设有限幅电路，防止输出超出设定范围。当转速偏差Δu_SR（u_sn - u_fn）产生时，ASR的输出u_si传递给ACR作为其给定信号，而电流偏差Δu_CR（-u_si + u-fi）则决定ACR的输出电压UC，进而控制触发电路的控制角α和整流输出电压Ud_0，实现电动机转速的调整。 2. 动态仿真 通过仿真可以观察转速和电流的波形变化，验证系统性能。在设计合适的调节器参数后，可以实现理想的转速跟踪和电流控制，从而确保系统的稳定性和快速响应。 3. 抗干扰分析 - 电网电压扰动：电压波动影响电流环，但电流环的负反馈能迅速调整电流，防止转速受到影响。 - 负载扰动：负载变化会直接影响转速，转速环通过负反馈来调整UC，使转速恢复到设定值。在轻载和重载情况下，系统都能通过积分作用自动调整，保持转速稳定。 4. PI调节器的作用 PI调节器在转速环和电流环中的应用提高了系统的静态精度和动态抗扰性。静态时，系统几乎无误差；动态时，能够迅速抵消扰动影响，保证系统的稳定运行。 总结，双闭环直流调速系统通过精心设计的转速和电流调节器，实现了高精度、高稳定性、强抗干扰的调速效果，广泛应用于各种工业设备中。通过动态仿真，我们可以深入理解其工作机理，并优化系统性能，以适应各种工况变化。