电压反馈电流补偿的直流调速系统仿真

1、电压反馈电流补偿的直流调速电压反馈电流补偿的直流调速系统仿真系统仿真 直流电机具有良好的运行和控制特性，而且直流调速系统在理论和实践上都比较成熟，是自动调速系统的主要形式，为了解决电压反馈直流调速系统的速降太大，对该系统进一步优化，增加了电流补偿环节。就电压反馈电流补偿直流调速系统进行仿真，主要搭建了反馈控制模块，触发整流模块，配合MATLAB中已有的直流电机等模块，建立了电压反馈电流补偿直流调速系统仿真模型，与电压反馈直流调速系统和转速负反馈系统的抗干扰性能进行对比分析，仿真结果表明电压反馈电流补偿直流调速系统工作稳定，控制准确，弥补了转速反馈直流调速系统价格昂贵，维护困难的缺点，抑制了由于

2、电压反馈带来的转速降落，该系统具有一定的现实意义和可行性。 1.1.加电流正反馈的电压负反馈直流调速系统原理图 电压反馈检测元件是起分压作用的电位器 。电压反馈信号取自直流电动机电枢两端并联的电位器 ，把它的一部分电压 U u = U d 反馈到输入端，其中 为电压反馈系数，电枢回路中串入电流取样电阻 Rs，由Id Rs 取得电流正反馈信号。Id Rs 的极性与转速给定信号一致.电压反馈和电流反馈与转速给定电压 U*n 比较后，得到偏差电压 U n，经放大器放大后产生控制电压 U ct，送给晶闸管触发器GT，用以调节晶闸管整流输出电压Ud0，从而控制电动机的转速。电压负反馈和电流正反馈的直流调

3、速系统电压负反馈和电流正反馈的直流调速系统 稳态结构框图稳态结构框图系统总的调节过程如下所示：TLnEIdU u，又 U i= Id，所以 U n=(U n*-U u)+U iU ctU doIdn当负载增大使稳态速降增加时，电压负反馈信号 U u 随之降低，电流正反馈信号却增大，最终使输入运算放大器的偏差电压 U n=U n*-U u+U i 增大，使整流装置输出的电压增加，从而补偿了两部分电阻引起的转速降落其静特性方程是： *()(1)(1)(1)psnpsdpesdadeeeeK K UK KIKR IR InCKCKCKC由上式可见，表示电流正反馈作用的项能够补偿两项稳态速降，当然就可

4、以减少静差了。显然加大电流反馈系数可以减少静差。 (1)psdeK KICK 当满足下式时，当满足下式时， 可以获得无静差。可以获得无静差。 即无静差的条件是：即无静差的条件是： 根据电流反馈系数的大小，可以决定补偿的强弱根据电流反馈系数的大小，可以决定补偿的强弱分为全补偿、欠补偿和过补偿。由于补偿控制是一种参分为全补偿、欠补偿和过补偿。由于补偿控制是一种参数配合控制，因此一般采用欠补偿。数配合控制，因此一般采用欠补偿。 因为如果参数受温因为如果参数受温度等因素的影响而发生变化，变为过补偿，静特性上翘，度等因素的影响而发生变化，变为过补偿，静特性上翘，则系统不稳定则系统不稳定011psdpes

5、aK KIKRRKKacrpsRKRK K本仿真采用MATLAB2014a版本中模块库，其控制子模块库中有6脉冲触发器、三相子模块库中有晶闸管三相全控桥模块、附加电机子模块库中有直流电机模块等。在参数设置方面，一般情况下，这些参数可先取默认值进行仿真，若仿真结果理想，就可认可这些参数的设置：若结果不理想，则通过仿真实验，不断进行参数优化，最后确定其参数 电压反馈电流补偿直流调速系统仿真模型 电压反馈直流调速系统仿真结果这个系统是一个恒压调节系统，通过电压调节使电压基本恒定，间接使速度恒定。电机在启动后速度逐渐上升在0.4s时达到峰值，稳定在1700r/min,在电机启动0.5s后加入负载干扰，

6、电机转速逐渐降低，由原来的1700r/min下降到1400r/min左右并稳定在这个值，可以看出加入负载干扰后，电机转速降落很大。此系统的静差率：S1=(1700-1400)/1700=0.1765在这个系统中，电机启动后，在0.2s时转速达到最大值并逐渐稳定在1700r/min,在电机启动0.5s后加入负载干扰，此时，电机转速开始下降，由原来的1700r/min下降到1600r/min左右并有小幅震荡，此系统的静差率：电压反馈电流补偿直流调速系电压反馈电流补偿直流调速系统的仿真结果统的仿真结果S2=1700-1600/1700=0.0588从上图仿真的波形可以看出，结果是非常满足要求的，电机

7、启动后转速在达到最大值后有一个较小的波动阶段，一会时间后趋于基本稳定不变（1700r/min左右），转速经过此仿真非常接近于理论分析的波形。转速在小范围波动甚至不变，控制精确、抑制了前向通道的扰动。此系统静差率：转速负反馈直流调速系统的仿真结果转速负反馈直流调速系统的仿真结果S3=0在三种直流调速系统中，带转速负反馈直流调速系统是最符合要求的，如果把采用比例放大器的转速反馈系统换成采用PI速度调节器的转速反馈调速系统就可以减小静差甚至近似到达无静差，这是最符合现实要求的，但是在建立这种调速系统时要用到测速发电机，增加了成本也给设备的运行和维护带来了困难。对比电压反馈电流补偿直流调速系统和电压负反馈直流调速系统，带电流补偿调速系统中的转速下降相对较小些，这是因为电流补偿的作用是可以补偿电动机的因负载而造成的转速降，以保证系统具有类似转速负反馈系统的较硬的静特性。比单独当然电压负反馈的抗扰性能相对较好。综合来看，在实际要求较高