斩波串级调速系统建模与双闭环控制仿真

2012年03月27日16:28:24 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

张军伟，王兵树，姜　萍
河北大学电子信息工程学院，河北保定

华北电力大学控制科学与工程学院，河北保定

保定华仿电控变流技术研究所，河北保定　

摘　　　要：考虑到电力电子器件的开关非线性给系统建模带来的困难，利用状态空间平均法对主回路各参量基本输入输出关系进行了分析，得出了主回路的简化数学模型及斩波串级调速系统的动态模型，并采用“模较佳”原则和“谐振峰值Ｍｒ较小”准则分别设计了相应的电流环和转速环，较后使用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件搭建了加入双闭环后的仿真模型给以验证。从仿真结果看出加入双闭环后的系统动态性能有很大改善，而且控制结构简单易于工程实现，同时也验证了系统建模的正确性。

关　键　词：斩波串级调速；系统建模；占空比；双闭环；状态平均法

１　引　言
相对于变频调速，斩波串级调速系统具有变流功率小、运行条件宽松、成本低等优点，非常适用于在高压大功率风机、水泵、矿井提升、牵引履带传送设备的节能降耗应用上，目前国内的许多工业现场都得到了广泛的应用。与传统串级调速相比，其采用直流斩波回路ＰＷＭ数字控制方式，将较小逆变角固定，有效降低了逆变颠覆故障，使得系统更加安全可靠，而且在功率因数提升、谐波抑制等方面有所提高。但是目前国内工业现场使用的斩波串级调速系统多采用转速开环控制，存在控制不便、直流母线电流不可控，无限流，易发生母线过流等故障，无法满足像矿井提升设备等对工况要求较高场合的应用［１３］。考虑以上斩波串级调速系统的优势及存在问题有必要对斩波串级调速系统模型做深入理论分析，由于传统ＰＩＤ闭环控制在工程上易实现、调节可靠等优点，采用电流和转速双闭环控制结构完成系统的闭环控制仿真，为其进一步工程实践应用提供参考。

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