逻辑无环流系统的仿真与模拟

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：图2.15 晶闸管逻辑无环流可逆直流调速系统仿真模型2.逻辑控制模块逻辑控制模块DCL是逻辑无环流控制的关键模块，用MATLAB功能模块组成的逻辑控制器仿真模型如图2.16所示，模块的功能参见图2.10。图2.17 延时模块延时0.002s表2.2 逻辑控制器模型的模块提取路径3.模型仿真模型电源、晶闸管整流器、电动机、转速调节器、电流调节器等参数同例1.2，逻辑控制器延时取0.002s，仿真算法为ode23tb。图2.18 可逆调速波形图2.19 逻辑控制器输出波形

1.晶闸管逻辑无环流可逆系统模型

逻辑无环流可逆直流调速系统（见图2.9）仿真模型如图2.15所示，模型中直流电动机（DC motor）电枢连接了两台反并联的晶闸管整流器模块（thyristor bridge-F和thyristor bridge-R），两台晶闸管整流器共用一台三相交流电源。系统控制部分由正、反转速度给定模块（Un∗1和-Un∗2），给定选择开关（Manual Switch），给定滤波器（N-Filt），转速调节器（PIASR）和电流给定（i-Filt），以及两路电流调节器（PIACR1和PIACR2），移相控制（Fcn-F和Fcn-R）和触发器控制模块（6-Pulse-F和6-Pulse-R）组成。其中，反组电流给定信号经过倒相器模块Gain1，使两台晶闸管整流器控制角始终保持α=β状态，两套触发器是否有脉冲输出受逻辑控制模块DCL的输出信号UblF和UblR控制。双击选择开关模块（ManualSwitch）可以切换正转和反转。电动机可逆运行时，负载转矩应随转向改变符号，因此转矩给定环节增加了转向判别模块Sign，在正转时使TL为“+”，反转时TL为“-”。

图2.15 晶闸管逻辑无环流可逆直流调速系统仿真模型

2.逻辑控制模块

逻辑控制模块DCL是逻辑无环流控制的关键模块，用MATLAB功能模块组成的逻辑控制器仿真模型如图2.16所示，模块的功能参见图2.10。模块输入信号Ui∗取自转速调节器输出，Ui是电枢电流的反馈信号，模块的输出UblF、UblR，分别连接到两个触发模块的Block端，控制触发器的脉冲输出，UblF、UblR为“0”，触发器输出脉冲；UblF、UblR为“1”，封锁触发器输出脉冲。

图2.16 逻辑控制器仿真模型

DLC的UT和Ui0模块用于电平检测，与非门模块YF1～YF4用于逻辑判断，YF5～YF7作用是连锁保护，模块tdb1、tdb2用于关断延时，tdt1、tdt2用于开通延时，延时模块结构如图2.17所示。逻辑控制器模型的模块提取路径见表2.2。

图2.17 延时模块延时0.002s

表2.2 逻辑控制器模型的模块提取路径

3.模型仿真

模型电源、晶闸管整流器、电动机、转速调节器、电流调节器等参数同例1.2，逻辑控制器延时取0.002s，仿真算法为ode23tb。电动机0.1s时加额定负载为171N·m，启动仿真后得到转速和电枢电流波形如图2.18所示。从转速波形（见图2.18a）可见，起动后0.1s加载，1s后电动机转速稳定在1360r/min左右，在2s时双击选择开关（Manual Switch），电动机正转减速并反转，3.5s时基本达到反向给定转速1360r/min。电流波形（见图2.18b）表明，起动时电流迅速上升，0～0.6s间保持最大电流恒流起动，随转速接近给定，电流下降到136A左右，1s后基本进入正转稳定状态。2s时发出反转指令，电流经历了正向下降反向增加的过程，这个时间是短暂的，接着是反向恒流升速和电流的调节过程，因为正反转的速度给定相同，所以电动机正转和反转稳定后的转速和电流相同，方向相反。图2.19所示是逻辑控制器输出的触发器控制信号波形，按触发器模块要求，block端为0电平时，触发器输出脉冲，block端为1电平时，触发器封锁停发脉冲。在2s前UblF为0，正组触发器输出脉冲，反组UblR为1，反组触发器封锁。2s后UblR信号为0，UblF为1，电动机开始反转过程。UblF和UblR信号始终相反，保证了两组整流器不会同时工作，总有一台是封锁的。

图2.18 可逆调速波形

图2.19 逻辑控制器输出波形

逻辑无环流系统的仿真与模拟

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