逻辑控制无环流直流可逆调速系统的MATLAB仿真

-1-目录一引言.................................................................................................................................................-2-二逻辑无环流直流可逆调速系统工作原理......................................................................................-2-2.1无环流可逆直流调速系统主电路及原理图.......................................................................-2-2.2主电路的组成及其工作原理.................................................................................................-4-2.3电流调节器设计...................................................................................................................-5-2.3.1电流环结构图的简化................................................................................................-5-2.3.2电流调节器结构的选择............................................................................................-5-2.2.3电流调节器的参数计算............................................................................................-6-2.3.4电流调节器的作用....................................................................................................-6-2.4转速调节器设计...................................................................................................................-7-2.4.1转速环结构图的简化................................................................................................-7-2.4.2转速调节器结构的选择............................................................................................-7-2.4.3转速调节器的参数计算............................................................................................-7-2.4.4转速调节器的作用....................................................................................................-8-2.5逻辑控制器设计.....................................................................................................................-8-2.5.1逻辑控制器的工作原理..............................................................................................-8-2.5.2逻辑控制器的组成......................................................................................................-9-2.5.3DLC输入输出逻辑控制表.....................................................................................-10-三逻辑无环流直流可逆调速系统的建模........................................................................................-11-3.1逻辑无环流可逆调速系统...................................................................................................-11-3.1.1电力系统（PowerSystem）工具箱.......................................................................-11-3.1.2逻辑无环流可逆调速系统主电路的建模..............................................................-11-3.1.3逻辑控制器DLC封装................................................................................................133.2系统主要环节的仿真参数.....................................................................................................163.2.1系统主要环节的仿真参数..........................................................................................163.2.2仿真波形及分析..........................................................................................................18参考文献.................................................................................................................................................19-2-逻辑控制无环流直流可逆调速系统的仿真一引言本文介绍了逻辑无环流可逆直流调速系统的基本原理及其构成，并对其控制电路进行了计算和设计。运用了一种基于Matlab的Simulink和PowerSystem工具箱、面向系统电气原理结构图的仿真新方法，实现了转速电流双闭环逻辑无环流直流可逆调速系统的建模与仿真。重点介绍了无环流逻辑切换装置及其建模，给出了直流可逆调速系统的仿真模型和仿真结果，实验结果表明仿真结果非常接近理论波形，可信度较高。关键词:直流电机；环流；逻辑无环流可逆调速；Matlab仿真二逻辑无环流直流可逆调速系统工作原理2.1无环流可逆直流调速系统主电路及原理图（1）无环流可逆直流调速系统主电路逻辑无环流可逆直流调速系统主电路如图1所示，两组桥在任何时刻只有一组投入工作（另一组关断），所以在两组桥之间就不会存在环流。但当两组桥之间需要切换时，不能简单的把原来工作着的一组桥的触发脉冲立即封锁，而同时把原来封锁着的一组桥立即开通，因为已经导通晶闸管并不能在触发脉冲取消的一瞬间立即被关断，必须待晶闸管承受反压时才能关断。如果对两组桥的触发脉冲的封锁和开放式同时进行，原先导通的那组桥不能立即关断，而原先封锁着的那组桥已经开通，出现两组桥同时导通的情况，因没有环流电抗器，将会产生很大的短路电流，把晶闸管烧毁。为此首先应是已导通的的晶闸管断流，要妥当处理主回路中的电感储存的一部分能量回馈给电网，其余部分消耗在电机上，直到储存的能量释放完，主回路电流变为零，使原晶闸管恢复阻断能力，随后再开通原来封锁着的那组桥的晶闸管，使其触发导通。-3-（2）无环流可逆直流调速系统原理图图2逻辑无环流可逆调速系统原理图ASR——速度调节器ACR1﹑ACR2——正﹑反组电流调节器GTF、GTR——正反组整流装置VF、VR——正反组整流桥DLC——无环流逻辑控制器HX——推装置TA——交流互感器TG——测速发电机M——工作台电动机LB——电流变换器AR——反号器GL——过流保护环节-4-这种逻辑无环流系统有一个转速调节器ASR，一个反号器AR，采用双电流调节器1ACR和2ACR，双触发装置GTF和GTR结构。主电路采用两组晶闸管装置反并联线路，由于没有环流，不用再设置环流电抗器，但是为了保证稳定运行时的电流波形的连续，仍应保留平波电抗器，控制线路采用典型的转速﹑电流双闭环系统，1ACR用来调节正组桥电流，其输出控制正组触发装置GTF；2ACR调节反组桥电流，其输出控制反组触发装置GTR，1ACR的给定信号iU经反号器AR作为2ACR的给定信号iU,这样可使电流反馈信号iU的极性在正﹑反转时都不必改变，从而可采用不反映极性的电流检测器，在逻辑无环流系统中设置的无环流逻辑控制器DLC，这是系统中关键部件。它按照系统的工作状态，指挥系统进行自动切换，或者允许正组触发装置发出触发脉冲而封锁反组，或者允许反组触发装置发出触发脉冲而封锁正组。在任何情况下，决不允许两组晶闸管同时开放，确保主电路没有产生环流的可能。2.2主电路的组成及其工作原理（1）V-M系统的可逆线路的分类根据电机理论，改变电枢电压的极性，或者改变励磁磁通的方向，都能够改变直流电机的旋转方向。因此，V-M系统的可逆线路有两种方式：电枢反接可逆线路--电枢反接反向过程快，但需要较大容量的晶闸管装置；励磁反接可逆线路。励磁反接反向过程慢，控制相对复杂，但所需晶闸管装置容量小。本系统采用的是电枢反接可逆接线方案。（2）本系统的主电路组成及工作原理系统采用的主电路是两组晶闸管装置反并联可逆线路。两组晶闸管分别由两套触发装置控制，不允许让两组晶闸管同时处于整流状态，否则将造成电源短路。本系统采用的是三相桥式反并联可逆线路，可使电动机在四个象限内运转，工作原理如下：1.三相桥式反并联线路在任何时候都必须有两个晶闸管导通才能形成导电回路，其中一个是共阴极组的，另一组是共阳极组的。2.关于触发脉冲的相位，共阴极组的三个晶闸管之间应互差120°共阳极组的晶闸管之间也应该互差别120°接在同一相的两管之间互差180°。3.为了保证整流桥合闸后共阴极组和共阳极组各有一个晶闸管导通，或者在电流断续后能再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时给触发脉冲。-5-系统校正控制对象调节器典型系统输入输出输入输出4.三相桥输出的是变压器二次线电流的整流电压。2.3电流调节器设计2.3.1电流环结构图的简化图2.1电流环结构图最终简化图图2.2电流调节器模块2.3.2电流调节器结构的选择调节器