学号： 中州大学电机及拖动课程设计题目：转速负反馈的单闭环直流调速系统的设计 姓名： 专业：电气自动化 班级： 指导老师：赵静 2014年6月10号
摘要 该设计是转速负反馈的单闭环直流调速系统，目前调速系统分为交流调速和直流调速系统，由于直流调速系统的调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，因此在相当长的时间内，高性能的调速系统几乎都采用直流调速系统，为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统，对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。在单闭环系统中，转速负反馈单闭环使用较多。在设计中用MATLAB 软件对电流环和转速环的设计举例进行了仿真，通过比较说明了直流调速系统的特性。 关键字：转速负反馈动态性能
ABSTRAC The design speed negative feedback is single closed-loop dc speed regulating system, the current speed regulation system is divided into ac speed regulation and dc speed control system, due to the wide scope of speed control of dc speed regulating system, small static rate, good stability and has a good dynamic performance, so in a long time, almost all high performance speed control system using dc speed regulating system, in order to improve the dynamic and static performance of dc speed regulating system, usually adopts closed loop control system, the control of motor speed index requirements is not high, the single closed loop system, according to the feedback in different ways can be divided into the speed feedback, current feedback, voltage feedback, etc.In a single closed-loop system, speed closed-loop used more negative feedback https://www.doczj.com/doc/e79796397.html,ing MATLAB software in your design, for example, the design of current loop and speed loop are simulated, through comparing the characteristics of the dc speed control syste KEYWORDS:SPEED BACK MATLAB D
电力系统无功功率平衡与电压调整 由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。 由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。 一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷 无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数0I ％，约为1％～2％。因此励 磁损耗为 0/100Ty TN Q I S V (Mvar)(5-1-1)
另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约 为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S V (Mvar)(5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。 由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。 二、系统综合负荷的电压静态特性 电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综合负荷的电压静态
单闭环电压负反馈调速系统的动态建模与仿真 学院： 姓名： 学号： 时间：
目录 一、课题要求.............................................................................................................................. - 1 - 1．设计题目........................................................................................................................ - 1 - 2．设计内容........................................................................................................................ - 1 - 3．设计要求........................................................................................................................ - 1 - 4 . 控制对象参数................................................................................................................ - 1 - 二、设计方案.............................................................................................................................. - 2 - 1、概述................................................................................................................................ - 2 - 2、电压负反馈直流调速系统的原理................................................................................ - 2 - 三、参数计算.............................................................................................................................. - 3 - 四、单闭环电压负反馈调速系统的仿真模型.......................................................................... - 4 - 1. 单闭环电压负反馈调速系统的仿真模型的建立......................................................... - 4 - 2.开环带扰动无电压负反馈调速系统的仿真结果........................................................... - 5 - 3. 单闭环不带扰动电压负反馈调速系统的仿真结果..................................................... - 5 - 4. 单闭环带扰动电压负反馈调速系统的仿真结果......................................................... - 6 - 五、实训心得：.......................................................................................................................... - 8 -
公司简介 北京思能达电力技术有限公司是一家经北京市科委认定的高新技术企业，注册在北京市中关村科技园区，专业从事电力系统中、高压无功补偿系列产品的开发、生产和销售。公司现有员工100 余人，其中高级技术人员40余人，下设产品研发部、财务部、市场营销部、生产部、工程部、物流部、质控部等职能部门，并在上海、郑州、西安、南京、贵阳、广州、济南设有销售服务机构。 公司拥有一批长期从事电力系统生产技术管理的专家和电力产品开发的高级技术人员，拥有一支高素质的工程服务队伍和优秀的销售团队，可全方位为用户提供工程设计、供货、技术培训、安装指导、设备调试等综合服务。 公司致力于电力系统高、中、低压无功补偿及滤波装置，变电站电压、无功、谐波综合治理装置的开发、生产和市场推广工作。目前公司拥有独立知识产权的三大系列十几个品种的产品，并申请获得了国家技术发明专利，产品包括：DWZT 系列变电站电压无功自动调节装置、DWZTL 系列线路型电压无功补偿装置、DWXZ 系列牵引变电站电压、无功、谐波综合治理装置、SZJB型智能化节能型路灯箱式变电站、TSF 型低压动态无功补偿滤波成套装置、TBB-Z 型高压无功补偿自动调容成套装置等。产品均已通过型式试验，并通过中国电力联合会组织的产品鉴定。我公司产品能够有效提高电力系统和用电单位的电压合格率，改善电能质量，同时节能效果明显，产品在使用后，就得到了电力行业和其他行业用户的一致好评。 公司采用国内最新技术和先进的生产设备，产品检测手段齐全，质量和管理已通过ISO9001质量体系认证，确保为用户提供高性能，高质量的产品，我公司的宗旨是为客户提供无功补偿和电能质量治理方面的全方位的解决方案。 思能达——电力无功补偿专家。
BUCK 电路闭环PID 控制系统 的MATLAB 仿真 一、课题简介 BUCK 电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值Uo 总是小于输入电压U i 。通常电感中的电流是否连续，取决于开关频率、滤波电感L 和电容C 的数值。 简单的BUCK 电路输出的电压不稳定，会受到负载和外部的干扰，当加入PID 控制器，实现闭环控制。可通过采样环节得到PWM 调制波，再与基准电压进行比较，通过PID 控制器得到反馈信号，与三角波进行比较，得到调制后的开关波形，将其作为开关信号，从而实现BUCK 电路闭环PID 控制系统。 二、BUCK 变换器主电路参数设计 2.1设计及内容及要求 1、 输入直流电压(VIN)：15V 2、 输出电压(VO)：5V 3、 输出电流(IN)：10A 4、 输出电压纹波峰-峰值 Vpp ≤50mV 5、 锯齿波幅值Um=1.5V 6、开关频率(fs)：100kHz 7、采样网络传函H(s)=0.3 8、BUCK 主电路二极管的通态压降VD=0.5V ，电感中的电阻压降VL=0.1V ，开关管导通压降 VON=0.5V,滤波电容C 与电解电容 RC 的乘积为 F *Ωμ75
2.2主电路设计 根据以上的对课题的分析设计主电路如下： 图2-1 主电路图 1、滤波电容的设计 因为输出纹波电压只与电容的容量以及ESR 有关， rr rr C L N 0.2V V R i I == ? （1） 电解电容生产厂商很少给出ESR ，但C 与R C 的乘积趋于常数，约为50~80μ*ΩF [3]。在本课题中取为75μΩ*F ，由式(1)可得R C =25mΩ，C =3000μF 。 2、滤波电感设计 开关管闭合与导通状态的基尔霍夫电压方程分别如式(2)、(3)所示： IN O L ON L ON /V V V V L i T ---=?（2） O L D L OFF /V V V L i T ++=? （3） off 1/on s T T f += (4) 由上得： L in o L D on V V V V L T i ---=? (5) 假设二极管的通态压降V D =0.5V ，电感中的电阻压降V L =0.1V ，开关管导通压降V ON =0.5V 。利用ON OFF S 1T T f +=，可得T ON =3.73μS ，将此值回代式(5)，可得L =17.5μH
班级：10电气工程及其自动化三班 姓名: 学号: 题目: 带电流截至负反馈的转速单闭环直流调速系统 要求: 1.利用所学知识设计带电流截至负反馈的转速单闭环直流 调速系统；（10%） 2.设计过程中详细说明系统组成,单闭环直流调速系统的调 试方法和电流截至负反馈的整定；（10%） 3.使用MATLAB软件编写调试程序,分析调速系统的机械特性和转速单闭环调速系统的静特性；（30%） 4.要有详细原理说明和设计过程，方案以WORD文档的形式给出（30%） 5.课程总结,总结该课程的主要内容与相关实际应用。(20%) 作业成绩:
摘要 带电流截止负反馈的闭环直流调速系统的在对调速精度要求不高的，大功率容量的电机中的应用是非常广泛的，它具有控制简单方便，调速性能较好，设备成本低等的优点。本次设计主要介绍了单闭环不可逆直流调速系统的方案比较及其确定，主电路设计；控制电路设计；绘制原系统的动态结构图；绘制校正后系统的动态结构图；应用MATLAB软件对带电流截至负反馈的转速单闭环直流调速系统进行仿真，完善系统。 关键词：直流电机电流截止负反馈主电路控制电路
摘要 (1) 一、设计方案目的和意义 (3) 1.1设计的确定 (3) 1.2课程设计的目的和意义 (3) 二、课程设计内容 (4) 2.1设计要求 (4) 2.2设计主要内容 (4) 三、主电路设计 (4) 四、控制电路的设计 (6) 五、Matlab仿真及分析 (9) 5.1、matlab仿真图 (9) 5.2、仿真图分析 (14) 六、总结 (15)
题目: 带电流截至负反馈的转速单闭环直流调速系统 一、设计方案目的和意义 1.1设计的确定 控制电路采用转速单闭环调速系统控制，采用闭环系统可以比开环系统获得更硬的机械特性，而且静差率比开环是小得多，并且在静差率一定时，则闭环系统可以大大提高调速范围。但在闭环式必选设置放大器。如果只采用比例放大器的反馈控制系统，其被调量仍然是有静差的，这样的系统叫做有静差调速系统，它依赖于被调量的偏差进行控制，而反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定，但反馈控制系统所能抑制的知识被反馈环包围的前向通道上的扰动。普通闭环直流调速系统及其存在的起动的冲击电流---直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不利的问题。电流截止负反馈的作用是在电动机发生超载或堵转的时候电流截止负反馈和给定信号相比较抵消。使电动机处于停止运行状态，以保护电机 1.2课程设计的目的和意义 通过本次课程设计了解单闭环不可逆直流调速系统的原理，组成及其各主要单元部件的原理。掌握晶闸管直流调速系统的一般调速过程。认识闭环反馈控制系统的基本特性。掌握交、直流电机的基本结构、原理、运行特性。掌握交、直流电动机的机械特性及起动、调速、制
调压式无功电压自动补偿装置原理、构造及优点 一．原理： 调压式无功电压自动补偿装置根据Q=2πCU2原理采用调节电容器端电压方式，改变电容器端电压U来调节电容器无功出力满足系统容性无功需要，达到稳定电压，提高功率因数降低输电损耗之目的。 二、构成 该装置由自耦调压器、电容器、微机控制器三部分组成。其关键技术为自耦调压器，它输入端接母线输出端接电容器，电容器电压可在（100~50）%之间调整，无功输出可在（100~25）%电容容量输出。自耦调压器采用有载调压，电容器为容性无功电源，微机控制器采用九区图原理由单板机完成，它具有控制、保护、显示远动等功能，可以和综自接口。微机控制器并可根据用户要求进行特殊设计，满足用户特殊要求。 三、调压式无功电压补偿装置的优点 1、电容器固定接入，可以连续可调输出，满足系统容式无功需要。 2、电容器长期工作在额定电压以下，可以成倍延长电容器的寿命。 3、由于采用自耦调压器调压附加损耗小，仅为电容器容量的（0.5~2）‰，根据国标GB6451.2-86普通35kV变压器25000kV A容量满载时损耗仅120KW左右，为额定容量的4.8‰左右，自耦变压器损耗仅为普通变压器的1／3~1／2即2.8‰左右。由于我们特殊设计其损耗更小为（0.5~2）‰
4、该装置结构简单运行费用低，安装调试后可无人值守，由于电容器运行电压低，电容器基本不会损坏，无需备件。和SVC相比占地小，DWZT-35／20000安装位置仅需6×15=90M2，而SVC需占地500M2以上，和SVC相比不需要净水等辅助设备。 5、和SVC相比无谐波污染，不需要辅加谐波吸收回路。 SVC相关技术及存在问题 SVC定义是静止无功补偿装置，依靠高压可控硅控制电压，电容容量保证无功输出，满足系统无功需要。它最大的优点是反应速度快可以在几个固波内完成变化，另外一个是可以连续调节。 SVC一般由TCR、TSC和FC组成。TCR为感性无功调节回路，即在电抗器中串入高压可控础调节感性无功容量；TSC是用高压可控硅投切电容器改变容性无功容量；而FC是谐波吸收回路（兼作基波容性无功电源），其损耗在三个部分产生。一、TCR中电感（电抗器）中产生的损耗约1%左右。二、FC回路中的串联电抗器损耗，根据设计及制造水平可以在1~2%，三、高次谐波所产生的损耗，由于SVC 要产生三次谐波，它会通过设备外壳、构件、建筑物构成回路产生发热，此损耗由于设备、构件、建筑物结构不同相差很大，可达5%以上。洛阳钢厂05年订了一台某厂生产的SVC装置，运行温度非常高，夏季电容器室温度达60℃以上。为保证设备安全运行在电容器室安装了吹风机空调等降温设备，仍不能完全解决问题，电容器室房顶防
电力系统的无功功率平衡和电压调整 1.输电线路传输无功功率的电压效应。负荷的无功功率――电压静特性。 2.电力系统的无功功率平衡 3. 电力系统的无功损耗。 4.电力系统的无功功率源。 5.电力系统调压方式有哪几种。 6.电力系统中无功功率分布对电压的影响。
1.输电线路传输无功功率的电压效应。负荷的无功功率――电压静特性。 如图7－1所示的简单输电线路。图中R ＋jX 为线路集中阻抗，输电线的电容不考虑。当线路末端的功率为r r jQ P +,这一功率将在线路上引起电压降。在高压电网中系统节点电压幅值的变化仅与无功功率的变化有关，且一节点的无功功率变化对其本身的电压变化影响最大。 当传输的负荷功率r r jQ P +通过阻抗时要产生电压降，电压降纵分量U ?和 横分量U δ和电压相量s U ,均示于图7－1（b ），我们已知 图7－1 简单输电线路 (a)等值电路；(b)相量图 =+r r r r r r U R Q X P U U X Q R P U －＝δ? 并可以近似地认为线路首端到末端的电压损耗为υ?。 从图7－1(b)，当已知r U ，r P ，r Q ，始端电压s U 可由下式求得（r U 作为参考相量）。
r R r Q X r P j r X r Q R r P r j S r R r Q X r P j r X r Q R r P r j r S U U U )s i n (c o s U U U U U +++=+?+++=++υδδυυδυ? ＝ 电压为110千伏以上的输电线路R< 自动控制原理实验内容简介 教学实验是课堂理论知识走向实际工程应用的桥梁。那么桥梁的架设位置、桥梁的性能、造价有必要进行综合和最优的考虑，这就是我们设计自动控制原理实验的理念。 实验一闭环电压控制系统研究 这个实验是自动控制原理的鸟瞰实验，也是入门实验。一般院校没有的特色实验。重点：调节规律在控制系统中起决定性作用，对自动控制原理而言。 为保证系统不要太复杂。实验中受控对象是一个具有三阶性能的模拟电压输出系统。要求按自动控制原理分解系统的各个功能。系统调节规律采用比例器K控制，通过开环、闭环的加负载数据比较，说明闭环控制的优越性。通过增加比例K得实验数据，说明调节规律在控制系统中抗干扰和提高精度等的决定性作用。强调实际工程设计中反馈极性的重要性，并正确实现负反馈闭环。 实验二频率特性的测试与系统参数的确定 实验对象与实验一一样是个三阶系统。 了解系统频率特性的用途，强调建立数学模型的意义，区分实验建模和机理建模。实验通过用变频方法来测试，得到幅-频和相-频对数特性曲线，在此曲线基础上，再用近似折线方法转换成波特图，在波特图上即可得到此三阶系统的传递函数。注意，当时间参数靠的较近时存在一个方法误差，让学生根据近似折线和实际曲线关系进行修正。 实验三串联校正研究 实验对象同实验一是个三阶系统。 将系统闭环，并调K至临界稳定状态。再分别加入事先设计的：参数“不好”的滞后校正、较好的滞后校正、超前校正，PID校正，观察五种校正的阶跃响应曲线。并测量稳态误差、超调量、过渡时间，说明各种校正的效果。要求用波特图分析并预测实验结果。 做这个实验前，预习很重要。最好带着实验结果来做实验。 学号XXXXXXX 《电力拖动自动控制系统》 课程设计 （2008级本科） 题目：单闭环转速负反馈直流调速系统 系（部）院: 物理与机电工程学院 专业: 电气工程及其自动化 作者姓名： X X X 指导教师： X X X 职称： X X 完成日期： 2011 年 XX 月 XX 日 课程设计任务书 学生姓名XXX 学号XXXXXX 专业方向电气工程及其自动化班级XXX 题目名称单闭环转速负反馈直流调速系统 一、设计内容及技术要求： 设计一个单闭环转速负反馈直流调速系统； 1.使用简易的晶闸管整流桥V—M方式； 2.使用同步六脉冲触发器控制晶闸管整流桥； 3.形成的冲击电流较小； 4能在MATLAB/simulink平台上建立模型； 5.能够正确的调整系统各个模块的参数使之兼容； 6.能够有较好的仿真波形； 二、课程设计说明书撰写要求： 1.选用中小容量的电动机及其外围电路完成相应的功能。 2.用MATLAB/simulink实现软启动的功能。 3.给出设计思路、画出各程序适当的流程图。 4.给出所有参数确定的原因。 5.完成设计说明书（包括封面、目录、设计任务书、设计思路、硬件设计图、 程序流程框图、程序清单、所用器件型号、总结体会、参考文献）。 三、设计进度 第一周讨论论文题目 星期一上午查资料 星期一下午查找分析资料，确定各程序模块的功能 星期二至星期五 第二周 星期一至星期二完成硬件设计，算法流程图及建立模型 星期三至星期四完成设计，进行，调试，仿真并分析合理性 星期五答辩 指导教师签字： 目录 一、系统原理 (1) 二、系统仿真......................................... (2) 2.1系统的建模和模型仿真参数设置 (2) 2.1.1 6脉冲同步触发器子系统构建............................. (2) 2.1.2 主系统的建模和参数设置...................... . (4) 三、调试结果................................................ .. (14) 3.1示波器波形................................................ (14) 3.2比较波形................................................ .. (15) 四、总结 (17) 参考文献 (18) 电力拖动自动控制系统课程设计成绩评定表 (19) 变电站内电压无功自动调节和控制 变电站内电压无功自动调节和控制，是通过站内智能设备实时采集电网各类模拟量和状态量参数，采用计算机自动控制技术、通信技术和数字信号处理技术，对电力系统电压、潮流状态的实时监测和估算预测实现自动调节主变压器分接头开关和投切补偿电容器，使变电站的母线电压和无功补偿满足电力系统安全运行和经济运行的需要。提高变电站电压合格率并降低网损，减轻值班人员劳动强度。 1 基本原理 1.1 变电站运行方式的变化对电压无功控制策略的影响 1.1.1 变电站运行方式的识别 (1) 完全分列运行。变电站高、中、低压侧母线均分开运行。 (2) 分列运行。变电站高、中、低压侧任一侧母线并列运行，其他母线分开运行。 (3) 并列运行。变电站高、中、低压侧任两侧母线并列运行。 信息请登陆:输配电设备网 1.1.2 不同运行方式下的电压无功控制策略 (1) 完全分列运行。各台变压器分接头可以在不同档位运行。各低压母线段电容器组分别进行循环投切。此时控制电压及无功定值各自分别选定，有功、无功功率为各自主变压器高压侧的有功、无功功率。 (2) 分列运行。各台变压器分接头可以在不同档位运行。变电站的有功、无功功率为各主变压器高压侧的有功、无功功率之和，所有电容器组应统一考虑进行循环投切，但需考虑每段母线电容器组的均衡投切。变压器分接头调节可以根据各变压器的电压目标进行分别控制。 (3) 并列运行。各台变压器分接头必须在相同档位运行。变电站的有功、无功功率为各主变压器高压侧的有功、无功功率之和，所有电容器组应统一考虑进行循环投切，但需考虑每段母线电容器组的均衡投切。并列运行时，并列母线的电压应选定一个电压值作为控制电压，并列主变压器的调整方式为联动调整，处于越限状态的主变压器作为主调，另一台主变压器作为从调，主调主变压器分接头成功动作后，再控制从调主变压器；若主调主变压器分接头动作未成功，将自动闭锁对从调主变压器的调节，并将主调主变压器分接头回调。 1.1.3 电压无功控制策略的优化 (1) 要考虑电容器组投切对变电站高压母线电压的影响，投入电容器组使母线电压升高，切除电容器组使母线电压降低。尽可能多利用电容器组投切控制，少进行变压器分接头调节来达到较好的控制效果。信息来自:输配电设备网 (2) 电压无功控制策略的选择应避免进入循环振荡调节，即在不同区域由于采取不适合的调节控制策略而导致在两个不合格区域内振荡调节，对系统产生较大的影响同时对变电站内有载调压分接头和电容器组的频繁升降和投切造成设备损坏。 1.2 变电站电压无功控制的闭锁条件及要求 所谓电压无功控制的闭锁，是指VQC装臵在变电站或系统异常情况下，能及 第二节无功功率与电压调整 一、电压的作用 电压是衡量电能质量的一个重要标准，电压过高或过低都会对用户造成不良的影响。 比如：电压低的危害： 在电力系统中常见的用电设备为异步电动机，各种电热设备、照明以及家用电器。这些设备 与电压都保持着一定的关系，电动机的转矩是与其端电压的平方成正比，当电压下降时，转 矩也下降，如果电动机所拖的机械负荷的阻力矩(负荷)不变，随着电压的降低，电动机的转差增大，定子电流也随之增大，发热增加，绕组温度增高，加速绝缘老化。当电压再低时，电动机将停转。电压低了，照明灯发光不足，电炉冶炼时间长，降低效率。电压降低，会使网络中的功率损耗和能量损耗将加大，电压过低还可能危及电力系统运行稳定。 电压高的危害： 电压偏高，用电设备的使用寿命将缩短，电压高，加在设备上的电场变的强，使介质中的局 部产生放电，这是电老化。绝缘的老化分为电老化、热老化、环境老化。在超高压网络中还将增加电晕损耗等。 因此电力系统根据电压等级的不同，制定了各类用户的允许电压偏移。 1.35kV及以上用户供电电压正负偏差绝对值之和不超过额定电压的10% 2.10kV用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的土7% 3.380V用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的土7% 4.220V用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的+5%- -10%。 事故后，考虑时间较短，事故又不经常发生，电压偏移容许比正常值再多5%。 二、系统中的无功功率的平衡 电力系统中，各种无功电源发出的无功功率应能满足系统负荷和电网损耗的需求。电力系统 对无功功率的要求是：系统中的无功电源可能发出的无功功率应该大于或至少等于所需要的无功功率和网络的无功损耗，为了保证安全，应有一定的储备。 Q GC-Q LD-Q L=Q res Q G C为系统的无功电源之和；Q L D为系统无功负荷之和；Q L为网络无功损耗之和，这个损耗包含线路电抗的无功损耗，为正，线路的充电功率，为负。一般在110KV 电压等级及以上才计算这部分功率。 三、无功功率的产生和电压的关系 电力系统负荷中，都属于电感性负荷，这不可避免的要消耗无功功率，现在以几个典型 的无功负荷研究无功功率与电压的关系。 1?异步电动机 异步电动机是电力系统中的主要无功负荷，占了比较大的比重。根据异步电动机的等值电路， 列出它所消耗的无功功率为： U 2 2 Q M二Q m I 2X - X m 从以上公式看出， Q m为励磁功率，根据公式看，它同电压平方成正比，但实际上，当电压较高时，由于饱和 影响，励磁电抗X m还将下降。所需的无功更多。Q二为漏抗所需的无功损耗，如果负载功 2R(^S)S二常数，当电压降低时，转差将增大，定子电流随之增大，相应地在漏抗中率不变，则P m = I 的无功损耗也要增大。综合这两部分无功功率的变化特点，可得异步电机的 单闭环控制系统设计及仿真 班级电信2014 姓名张庆迎 学号142081100079 摘要直流调速系统具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动中获得了广泛应用。本文从直流电动机的工作原理入手，建立了双闭环直流调速系统的数学模型，并详细分析了系统的原理及其静态和动态性能。然后按照自动控制原理，对双闭环调速系统的设计参数进行分析和计算，利用Simulink对系统进行了各种参数给定下的仿真，通过仿真获得了参数整定的依据。在理论分析和仿真研究的基础上，本文设计了一套实验用双闭环直流调速系统，详细介绍了系统主电路、反馈电路、触发电路及控制电路的具体实现。对系统的性能指标进行了实验测试，表明所设计的双闭环调速系统运行稳定可靠，具有较好的静态和动态性能，达到了设计要求。采用MATLAB软件中的控制工具箱对直流电动机双闭环调速系统进行计算机辅助设计，并用SIMULINK进行动态数字仿真,同时查看仿真波形,以此验证设计的调速系统是否可行。 关键词直流电机直流调速系统速度调节器电流调节器双闭环系统 一、单闭环直流调速系统的工作原理 1、单闭环直流调速系统的介绍 单闭环调速系统的工作过程和原理：电动机在启动阶段，电动机的实际转速(电压)低于给定值,速度调节器的输入端存在一个偏差信号，经放大后输出的电压保持为限幅值,速度调节器工作在开环状态,速度调节器的输出电压作为电流给定值送入电流调节器, 此时则以最大电流给定值使电流调节器输出移相信号,直流电压迅速上升,电流也随即增大直到等于最大给定值, 电动机以最大电流恒流加速启动。电动机的最大电流(堵转电流)可以通过整定速度调节器的输出限幅值来改变。在电动机转速上升到给定转速后, 速度调节器输入端的偏差信号减小到近于零,速度调节器和电流调节器退出饱和状态,闭环调节开始起作用。 2、双闭环直流调速系统的介绍 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，即分别引入转速负反馈和电流负反馈。两者之间实行嵌套连接，如图1—1所示。把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从闭环结构上看，电流环在里面，称 运动控制系统仿真 专业：电气工程及其自动化班级：041141 学号：04114067 姓名：何爽 1. 转速反馈控制直流调速系统 各环节参数如下： 直流电动机：额定电压U N=220V，额定电流I dN=55A，额定转速n N=1000r/min，电动机电动势系数C e=0.192Vmin/r 假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数Ks=44，滞后时间常数Ts=0.00167s 电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数Tl=0.00167s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s 转速反馈系数α=0.01Vmin/r 对应额定转速时的给点电压U n*=10V 1、单闭环无静差转速负反馈调速系统的仿真 PI控制器在于被控对象串联时，相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于s左半平面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误差，改善系统的稳态性能，而增加得负实部零点则可减小系统的阻尼程度。 单闭环无静差转速负反馈调速系统的仿真模型： 改变PI调节器的参数，单闭环无静差转速负反馈调速系统的仿真结果如下： Kp=0.25， 1/τ=3时 转速电流 Kp=0.56， 1/τ=11.43时 转速电流 Kp=0.8， 1/τ=15时 转速电流 分析：若调节器参数是：Kp=0.25， 1/τ=3，系统转速的响应无超调，但调节时间很长；若是：Kp=0.8， 1/τ=15，系统转速的响应的超调较大，但快速性较好。和比例调节器相比，比例积分调节器能很好的消除静差。 以下改变Kp，而 1/τ保持不变，仿真结果如下： 东南大学自控实验报告实验三闭环电压控制系统研究 东南大学 《自动控制原理》 实验报告 实验名称：实验三闭环电压控制系统研究 院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室： 416 实验组别： 同组人员：实验时间：年 11月 24日评定成绩：审阅教师： 实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）经过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）经过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表示、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。因此，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就能够“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式能够做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。 （2）自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的 闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，从大局看，还是闭环。闭环控制能够带来想象不到的好处，本实验就是用开环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。自动控制系统性能的优劣，其原因之一就是取决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联调节、状态反馈），本实验为了简洁，采用单闭环、比例调节器K。经过实验证明：不同的K，对系性能产生不同的影响，以说明正确设计调节器算法的重要性。 （3）为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。这样，当调节器K值过大时，控制系统会产生典型的现象——振荡。本实验也能够认为是一个真实的电压控制系统。 三、实验设备： THBDC-1实验平台 四、实验线路图： 五、实验步骤： （1）如图接线，建议使用运算放大器U8、U10、U9、U11、U13。 基于MATLAB的单闭环转速负反馈直流调速系统仿真 一、系统原理 为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。 在本装置中，转速单闭环实验是将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经“速度变换”后接到“速度调节器”的输入端，与“给定”的电压相比较经放大后，得到移相控制电压U Ct，用作控制整流桥的“触发电路”，触发脉冲经功放后加到晶闸管的门极和阴极之间，以改变“三相全控整流”的输出电压，这就构成了速度负反馈闭环系统。电机的转速随给定电压变化，电机最高转速由速度调节器的输出限幅所决定，速度调节器采用P（比例）调节对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，则需将调节器换成PI(比例积分)调节。这时当“给定”恒定时，闭环系统对速度变化起到了抑制作用，当电机负载或电源电压波动时，电机的转速能稳定在一定的范围内变化。 图1-1 转速单闭环系统原理图 二、系统仿真 1、系统的建模和模型仿真参数设置 （1）6脉冲同步触发器子系统构建 图2-1 6脉冲同步触发器 6脉冲同步触发器模型构建是通过SinPowerSystems——Extra Library——Control Blocks——Synchronized 6-Pulse Generator来实现。 参数设置如下： 三相线电压模型构建是通过SinPowerSystems——Measurements——Voltage Measurement来实现。 三个连接端口在SinPowerSystems——Elements——Connection Port 在Simulink——Sources——In1找出U ct和In2 Uct的端口数改为5 闭环控制系统 许多实时嵌入式系统使作出控制决策。这些决策通常是由软件和基于硬件反馈的基础上由它控制（被称为机械）。这些反馈通常采用的是模拟传感器，可以通过一个A / D转换器读取他形式。例如：传感器可能代表位置，电压，温度或其他任何适当的参数。每样提供软件和附加信息基础控制决策。 闭环控制的基本知识 基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。因此，反馈控制系统又称为闭环控制系统。反馈控制是自动控制的主要形式。自动控制系统多数是反馈控制系统。在工程上常把在运行中使输出量和期望值保持一致的反馈控制系统称为自动调节系统，而把用来精确地跟随或复现某种过程的反馈控制系统称为伺服系统或随动系统。 反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成。比较环节，用来将输入与输出相减，给出偏差信号。这一环节在具体系统中可能与控制器一起统称为调节器。以炉温控制为例，受控对象为炉子；输出变量为实际的炉子温度;输入变量为给定常值温度,一般用电压表示。炉温用热电偶测量，代表炉温的热电动势与给定电压相比较，两者的差值电压经过功率放大后用来驱动相应的执行机构进行控制。 同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。 一个闭环系统采用反馈来衡量实际的系统运行参数，如温度，压力，流量，液位，转速控制。这种反馈信号发送回的地方是较理想的系统设定点控制器。该控制器发一个误差信号，即启动纠正措施和驱动器输出设备所需的值。在直流电动机驱动上很容试验一闭环电压控制系统
单闭环转速负反馈直流调速系统
变电站内电压无功自动调节和控制
无功功率与电压调整
单闭环控制系统设计及仿真要点
单闭环 双闭环 仿真要点
东南大学自控实验报告实验三闭环电压控制系统研究
MATLAB的单闭环转速负反馈直流调速系统仿真
闭环控制系统(精选.)
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