双闭环直流调速系统设计与仿真 - 25kW 直流他励电动机

双闭环直流调速系统设计与仿真 - 25kW 直流他励电动机

一、系统参数

• 直流他励电动机:
  • 功率 PN = 25kW
  • 额定电压 UN = 220V
  • 额定电流 IN = 136A
  • 额定转速 nN = 1460r/min
  • 电动势系数 Ce = 0.132V. min / r
  • 电枢绕组电阻 Ra = 0.15Ω
• 主电路:
  • 总电阻 R = 0.5Ω
• 控制系统:
  • Ks = 40
  • 开关频率 f = 1kHz
  • 电磁时间常数 Tl = 0.03s
  • 机电时间常数 Tm = 0.18s
  • 电流反馈滤波时间常数 Toi = 0.002s
  • 转速反馈滤波时间常数 Ton = 0.01s
  • 过载倍数 λ = 1.5
  • 调节器输入输出电压 Unm* = Uim* = Ucm = 10V
  • 额定转速时的给定电压 (Un*)N = 10V

二、设计指标

1. 稳态指标: 稳态无静差
2. 动态指标:
   • 电流超调量 σi ≤ 5%
   • 空载启动到额定转速时的转速超调量 σn ≤ 20%

三、设计要求

1. 查阅相关文献资料，了解双闭环直流调速系统设计方法，掌握其基本工作原理。
2. 确定双闭环直流调速系统的闭环反馈方案，绘制系统结构框图，并进行相关参数计算。
3. 运用工程化设计方法对直流调速系统的调节器进行参数设计。
4. 根据设计的调节器参数确定调节器中电阻和电容的参数，绘制调节器的模拟电路图（计算机绘图，软件自选）。
5. 给出确定各环节参数后的直流调速系统完整结构框图。
6. 根据上述双闭环直流调速系统的动态结构框图，建立Matlab仿真模型，结合性能指标要求对调节器参数设计的合理性进行验证，并对调节器的参数作出调整:
   • 额定负载下，分析电机从静止到额定转速的起动过程，包括两个控制器输出电压、电枢电流以及输出转速的响应特性，列写出上升时间、超调量、峰值时间和调节时间等指标参数，并与预期值进行对比。
   • 分析两个控制器的比例、积分参数对输出转速的影响（选取不合理及合理参数配置进行对比分析），并选择一组合适参数用于分析电网电压、负载电流对电枢电流、输出转速的影响（电网电压扰动为10%，负载电流应小于最大允许负载电流）。

四、问题

请您提出具体的问题，以便我为您解答。