電力拖動控制電路CAD交互式環(huán)境的開發(fā)

馮玉龍

【摘 要】這篇文章是通過CAD這個軟件通過LISP進行了一個二次開發(fā)，然后形成了一個對電路有控制作用的電路。這個電路和平時的電路不盡相同，它包含著CAD交互式環(huán)境。電力拖動系統(tǒng)在我們國家已經發(fā)展的比較完善了，而且在一些工業(yè)發(fā)展中應用的非常廣泛。在這種系統(tǒng)中，直流電動機能夠在一個比較大的范圍之內進行平滑的調速，而且起動性能和制動性能都比較好，最重要的是現在直流電動機已經發(fā)展的非常完善了，研究起來比較方便。

【關鍵詞】直流拖動系統(tǒng)；反饋；雙閉環(huán)

現在全世界范圍內的控制理論都有了比較好的發(fā)展，其中電力拖動系統(tǒng)在設計的時候其內容主要是現代控制理論，但是其中也包含有一些古典的控制理論，這樣這兩種控制理論可以相互配合，把各自的優(yōu)點發(fā)揮出來，怎樣才能夠為電力拖動控制系統(tǒng)創(chuàng)造出更好的運行環(huán)境是我們這篇文章講解的主要內容。我們在研究電力拖動系統(tǒng)的時候首先要從電動機的運行開始研究，一般電力拖動系統(tǒng)中應用到的都是直流電動機，因為直流電動機的起動性能和制動性能都比較好，而且研究的也比較完善，因此在電力拖動系統(tǒng)中基本都是在用直流電動機作為動力元件。

1.雙閉環(huán)系統(tǒng)的工作原理和組成

在這種系統(tǒng)中設置有電流調節(jié)器以及轉速調節(jié)器等電力元件，因為這兩種元件在電路中可以起到電流負反饋的最用和轉速負反饋的作用，在系統(tǒng)中兩者一定要按照串聯的方式進行聯接，換句話說就是，轉速調節(jié)器的輸出部分完全可以作為電流調節(jié)器的輸入部分，還有一種電氣元件叫做晶閘管整流器，這各元件必須要由電流調節(jié)器的輸出部分進行觸發(fā)，這樣晶閘管整流器才能夠發(fā)揮出它應有的作用。電流環(huán)在雙閉環(huán)結構當中處于內環(huán)，而轉速環(huán)在雙閉環(huán)結構的外環(huán)部分。為了能夠有一個比較好的靜態(tài)性能和動態(tài)性能，雙閉環(huán)系統(tǒng)的電流調節(jié)器使用的是PI調節(jié)器，而且轉速調節(jié)器應用的也是PI調節(jié)器，其他的一些主要的電氣元件使用的也都是這種調節(jié)器，因為這種調節(jié)器的結構穩(wěn)定，在具體的系統(tǒng)運行過程中不容易出現差錯，最重要的是可以保證系統(tǒng)運行的安全。

2.起動過程中的幾個特點

2.1飽和性控制

在這個系統(tǒng)中有一個電氣元件成為ASR，這種元件在工作的時候會出現飽和狀態(tài)和非飽和狀態(tài)，正是由于這個元件的這種工作特點，所以系統(tǒng)在運行的過程中也會有兩種狀態(tài)。如果這個元件處于飽和狀態(tài)，那么轉速環(huán)就會處于開環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)為恒定電流值的單筆換系統(tǒng)；如果這個元件處于非飽和狀態(tài)，那么這時候系統(tǒng)的轉速環(huán)會是一個閉環(huán)，同時系統(tǒng)會是一個沒有靜差的調速系統(tǒng)，與此同時電流內環(huán)也會呈現成一個電流隨動性系統(tǒng)。飽和非線性控制的特點就是：在不同的狀態(tài)下會表現出不同的線性特性。對此我們不能夠只是簡單的去進行理論的線性分析然后就去著手設計這種系統(tǒng)，我們可以應用部分線性化的原則對這個系統(tǒng)進行分析。當分析到系統(tǒng)的過渡過程的時候，一定要注意系統(tǒng)當時的初始狀態(tài)，其實判斷這個狀態(tài)還是比較簡單的，因為在這個雙閉環(huán)控制系統(tǒng)中上一個階段的終止狀態(tài)其實就是后面一個階段的起始狀態(tài)。

2.2時間控制比較精準

在起動過程中最主要的就是第二階段，也就是恒定電流加速階段，這個階段最明顯的特征就是電流一直都不會發(fā)生改變，通常來說是系統(tǒng)允許的最大值，這樣可以把電動機的過載能力很好地表現出來，而且電動機在起動的時候也會比較快。在這個階段，電流處于一個受限制的環(huán)境，不過這個階段是電流受到限制的最短的一個階段。

2.3轉速的調整

因為我們采用的是飽和非線性的控制方法，所以當電動機起動之后，就會自動的進入到第三個階段的調速階段，這時候一定要使轉速調節(jié)器處在非飽和狀態(tài)。我們可以根據PI調節(jié)器的一些特性，在這個階段讓轉速處于超調的狀態(tài)，而且要調整ASP裝置的輸入偏差電壓，要把這個電壓值調整為負值，只有這樣做才能夠讓這個裝置退出飽和狀態(tài)。也就是說在雙閉環(huán)調節(jié)中，由于應用了PI調節(jié)器，所以系統(tǒng)的轉速響應肯定會出現超調的現象。

3.兩種控制理論結合

這篇文章把現代的控制理論和古典的控制理論結合起來了，根據這種理論提出了一個新型的方法，在這種理論中，其主要思路還是根據現代的方式去進行的，然后通過一些手段把現代控制理論和古典控制理論進行了一個全面地比較，然后把古典控制理論中比較好的部分應用到了這種方法中。由于這種新型的方法是綜合兩種控制理論的長處，所以在進行調速的時候一些參數和指標會變得更加自由，而且在進行控制的時候也變得更加順暢。這種方法可以對電動機拖動控制進行設計，比如隨動系統(tǒng)、調速系統(tǒng)以及位置控制系統(tǒng)這些會經常用到的一些系統(tǒng)。這篇文章主要講解的是直流調速系統(tǒng)，因為這個調速系統(tǒng)是我們在進行生產的過程中用到的最多的系統(tǒng)，同時也是最關鍵的系統(tǒng)之一。

3.1建立動態(tài)的數學模型

因為我們要對調速系統(tǒng)地穩(wěn)態(tài)性能進行分析，而且還要對系統(tǒng)的動態(tài)性能進行分析，所以我們應該去根據相關的物理學知識建立起相應的動態(tài)圖表和相應的微分方程，這些都對系統(tǒng)的研究有比較大的幫助，因為只有這樣才能夠把系統(tǒng)的傳遞函數求出來，之后才能夠把比較分散的各個部分綜合到一起，只有把系統(tǒng)的傳遞函數找出來之后才能夠進行下面的研究內容。

3.2直流電動機的數學模型

在額定勵磁之下的直流電動機可以簡化在圖紙上，那就是它的等效電路。在這個等效電路中電樞回路中的電感和電阻必須要出自同一個生產廠家，因為只有這樣才能夠把直流電動機的一些性能完美的表達出來，才能夠達到構建這種數學模型的目的。

4.結語

總而言之，現在在全世界范圍內電力拖動系統(tǒng)在工業(yè)上的應用已經非常廣泛了，在這個系統(tǒng)中又包括隨動系統(tǒng)、直流調速系統(tǒng)以及位置系統(tǒng)等比較重要的幾個系統(tǒng)。我們通過對電力拖動控制進行仔細的學習之后，了解到了現在的電力拖動控制系統(tǒng)還存在著一定的缺陷，我們必須能夠把這些缺點及時的進行處理，這也是能夠保障工業(yè)生活的必然要求。 [科]

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