基于Matlab的直流电机双闭环调速系统仿真研究

资源摘要信息:"直流电机双闭环调速系统matlab仿真" 1. 三相整流桥与半控功率器件SCR晶闸管 在直流电机双闭环调速系统中，三相整流桥是将交流电转换为直流电的关键组件。整流桥由六个整流元件组成，可以实现全波整流。在本仿真模型中，使用了半控功率器件SCR晶闸管作为整流元件。SCR（Silicon Controlled Rectifier）即可控硅，是一种常用的半控型电力电子开关器件，具有单向导电和可控导通的特点。其触发导通由门极触发脉冲控制，关闭则依赖于主电路中的电流自然过零。 2. 转速环和电流环双闭环控制算法 在直流电机调速系统中，为了提高系统的动态性能和稳态精度，通常采用双闭环控制系统。本仿真模型中，外环为转速环，内环为电流环。转速环负责控制电机的转速以满足外部速度需求，而电流环则控制电机的电流以保护电机并响应转速环的控制指令。 3. PI比例积分控制 PI控制器是一种常见的模拟控制器，它结合了比例（P）控制和积分（I）控制的特点，能够对偏差进行连续调整。在转速环和电流环的控制中，PI控制能够有效地减小稳态误差并改善系统的动态响应。转速环和电流环各自采用PI控制策略，意味着每个闭环都有一个比例增益和一个积分增益，用以调节电机的转速和电流。 4. 转速环调节器ASR和电流环调节器ACR参数计算 为了得到最优的系统响应，需要对转速环调节器ASR（速度调节器）和电流环调节器ACR（电流调节器）的参数进行精确计算。这通常涉及到电机的基本数据，如电机的额定功率、额定转速、电枢电阻、电枢电感等。计算过程需要根据电机和负载的特性，结合工程设计方法，如Ziegler-Nichols方法等，来确定合适的参数。 5. 不同仿真需求的参数调整 在仿真过程中，改变相关参数可以模拟电机在不同工作条件下的表现，比如恒转矩和变转矩工作模式的切换。这需要对系统模型进行适当的参数调整，以反映实际应用中可能遇到的各种情况。 6. 基于power system模块的系统搭建 仿真模型基于MATLAB/Simulink中的power system模块搭建，该模块提供了丰富的电气元件和控制算法的仿真环境。模型中包括了直流电机模块、三相对称电源、同步6脉冲触发器、转速环、电流环、PI控制、负载、测量模块、示波器等。这些模块的功能分类明确，便于理解和操作。 7. 各模块功能 - 直流电机模块：模拟直流电机的电气特性和机械特性。 - 三相对称电源：提供稳定的三相交流电输入。 - 同步6脉冲触发器：控制SCR晶闸管的触发，实现精确的整流控制。 - 转速环与电流环：实现对电机转速和电流的闭环控制。 - PI控制：为转速环和电流环提供比例积分控制。 - 负载：模拟电机工作时所承担的负载情况。 - 测量模块：用于测量系统运行中的关键参数。 - 示波器：显示系统响应和各变量的变化情况。 通过以上的知识讲解，可以看出直流电机双闭环调速系统在MATLAB/Simulink环境下的仿真实现需要系统地理解电机的基本原理、电力电子器件的功能、控制策略的设计和参数的计算。通过搭建详细的仿真模型，可以验证设计的控制算法，评估系统的性能，为实际的电机控制系统的开发提供有力的参考依据。