




版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶(hù)提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、濱江學(xué)院電機(jī)與拖動(dòng)控制綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告題 目 晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真院 系 濱江學(xué)院自動(dòng)控制系 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程與自動(dòng)化 班 級(jí) 小組成員 指導(dǎo)教師 二一三 年 十 月 十 日直流電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真摘要摘 要:MATLAB仿真在科學(xué)研究中的地位越來(lái)越高,如何利用MATLAB仿真出理想的結(jié)果,關(guān)鍵在于如何準(zhǔn)確的選擇MATLAB的仿真。本文就簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB仿真這個(gè)例子,通過(guò)對(duì)MATLAB的仿真,得到不同的仿真結(jié)果。通過(guò)仿真結(jié)果的對(duì)比,對(duì)MATLAB的仿真進(jìn)行研究。從而總結(jié)出如何在仿真過(guò)程中對(duì)MATLAB的仿真做到最優(yōu)選擇。 本文通過(guò)MATLAB對(duì)晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)
2、開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真,通過(guò)同步6脈沖發(fā)生器給三相晶閘管整流橋提供脈沖控制信號(hào)。alpha_deg是脈沖觸發(fā)角,通過(guò)改變alpha_deg端對(duì)應(yīng)的值的大小來(lái)改變整流輸出電壓。而直流電動(dòng)機(jī)的速度由輸入的電壓進(jìn)行控制,因此直流開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以被仿真。關(guān)鍵詞:直流電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真;階躍信號(hào);目錄1課題背景- 2 -2直流電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真的原理- 3 -3仿真過(guò)程- 4 -3.1仿真原理圖- 4 -3.2仿真結(jié)構(gòu)圖- 4 - 3.2仿真參數(shù)明細(xì)- 5 - 4.仿真結(jié)果- 12 -5.仿真分析及總結(jié)- 15 -參考文獻(xiàn):- 15 -1課題背景直流調(diào)速是現(xiàn)代電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)展較早的技術(shù)。
3、在20世紀(jì)60年代,隨著晶閘管的出現(xiàn),現(xiàn)代電力電子和控制理論、計(jì)算機(jī)的結(jié)合促進(jìn)了電力傳動(dòng)控制技術(shù)研究和應(yīng)用的繁榮。晶閘管-直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)為現(xiàn)代工業(yè)提供了高效、高性能的動(dòng)力。盡管目前交流調(diào)速的迅速發(fā)展,交流調(diào)速技術(shù)越趨成熟,以及交流電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和易維護(hù)性,使交流調(diào)速?gòu)V泛受到用戶(hù)的歡迎。但是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以其優(yōu)良的調(diào)速性能仍有廣闊的市場(chǎng),并且建立在反饋控制理論基礎(chǔ)上的直流調(diào)速原理也是交流調(diào)速控制的基礎(chǔ)?,F(xiàn)在的直流和交流調(diào)速裝置都是數(shù)字化的,使用的芯片和軟件各有特點(diǎn),但基本控制原理有其共性。 長(zhǎng)期以來(lái),仿真領(lǐng)域的研究重點(diǎn)是仿真模型的建立這一環(huán)節(jié)上,即在系統(tǒng)模型建立以后要設(shè)計(jì)一種算法。以使系
4、統(tǒng)模型等為計(jì)算機(jī)所接受,然后再編制成計(jì)算機(jī)程序,并在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。因此產(chǎn)生了各種仿真算法和仿真軟件。由于對(duì)模型建立和仿真實(shí)驗(yàn)研究較少,因此建模通常需要很長(zhǎng)時(shí)間,同時(shí)仿真結(jié)果的分析也必須依賴(lài)有關(guān)專(zhuān)家,而對(duì)決策者缺乏直接的指導(dǎo),這樣就大大阻礙了仿真技術(shù)的推廣應(yīng)用。MATLAB提供動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真工具Simulink,則是眾多仿真軟件中最強(qiáng)大、最優(yōu)秀、最容易使用的一種。它有效的解決了以上仿真技術(shù)中的問(wèn)題。在Simulink中,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模將變的非常簡(jiǎn)單,而且仿真過(guò)程是交互的,因此可以很隨意的改變仿真參數(shù),并且立即可以得到修改后的結(jié)果。另外,使用MATLAB中的各種分析工具,還可以對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析和可
5、視化。Simulink可以超越理想的線性模型去探索更為現(xiàn)實(shí)的非線性問(wèn)題的模型,如現(xiàn)實(shí)世界中的摩擦、空氣阻力、齒輪嚙合等自然現(xiàn)象;它可以仿真到宏觀的星體,至微觀的分子原子,它可以建模和仿真的對(duì)象的類(lèi)型廣泛,可以是機(jī)械的、電子的等現(xiàn)實(shí)存在的實(shí)體,也可以是理想的系統(tǒng),可仿真動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性可大可小,可以是連續(xù)的、離散的或混合型的。Simulink會(huì)使你的計(jì)算機(jī)成為一個(gè)實(shí)驗(yàn)室,用它可對(duì)各種現(xiàn)實(shí)中存在的、不存在的、甚至是相反的系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真。傳統(tǒng)的研究方法主要有解析法,實(shí)驗(yàn)法與仿真實(shí)驗(yàn),其中前兩種方法在具有各自?xún)?yōu)點(diǎn)的同時(shí)也存在著不同的局限性。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)電氣傳動(dòng)在啟制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速精度
6、、調(diào)速范圍、靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等方面提出了更高要求,這就要求大量使用調(diào)速系統(tǒng)。由于直流電機(jī)的調(diào)速性能和轉(zhuǎn)矩控制性能好,從20世紀(jì)30年代起,就開(kāi)始使用直流調(diào)速系統(tǒng)。它的發(fā)展過(guò)程是這樣的:由最早的旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組控制發(fā)展為放大機(jī)、磁放大器控制;再進(jìn)一步,用靜止的晶閘管變流裝置和模擬控制器實(shí)現(xiàn)直流調(diào)速;再后來(lái),用可控整流和大功率晶體管組成的PWM控制電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的直流調(diào)速,使系統(tǒng)快速性、可控性、經(jīng)濟(jì)性不斷提高。調(diào)速性能的不斷提高,使直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛。2直流電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)仿真的原理直流電動(dòng)機(jī)電樞由三相晶閘管整流電路經(jīng)平波電抗器L 供電,并通過(guò)改變觸發(fā)器移相控制信號(hào)Uc 調(diào)節(jié)晶閘管的控制角
7、,從而改變整流器的輸出電壓實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。該系統(tǒng)的仿真模型如圖1-1 所示。在仿真中為了簡(jiǎn)化模型,省略了整流變壓器和同步變壓器,整流器和觸發(fā)同步使用同一交流電源,直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁由直流電源直接供。任何一臺(tái)需要控制轉(zhuǎn)速的設(shè)備,其生產(chǎn)工藝對(duì)調(diào)速性能都有一定的要求。例如,最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之間的范圍,是有級(jí)調(diào)速還是無(wú)級(jí)調(diào)速,在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)允許轉(zhuǎn)速波動(dòng)的大小,從正轉(zhuǎn)運(yùn)行變到反轉(zhuǎn)運(yùn)行的時(shí)間間隔,突加或突減負(fù)載時(shí)允許的轉(zhuǎn)速波動(dòng),運(yùn)行停止時(shí)要求的定位精度等等。歸納起來(lái),對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求有以下三個(gè)方面:(1) 調(diào)速。在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),分檔地(有級(jí))或平滑地(無(wú)級(jí))調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。(2)
8、穩(wěn)速。以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行,在各種干擾下不允許有過(guò)大的轉(zhuǎn)速波動(dòng),以確保產(chǎn)品質(zhì)量。(3) 加、減速。頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備要求加、減速盡量快,以提高生產(chǎn)率;不宜經(jīng)受劇烈速度變化的機(jī)械則要求起、制動(dòng)盡量平穩(wěn)。3仿真過(guò)程3.1仿真原理圖 圖1-1 直流開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)電氣原理3.2仿真結(jié)構(gòu)圖圖1-2 直流電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3.3仿真參數(shù)明細(xì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖在MATLAB軟件環(huán)境下查找器件、連線,接成入上圖所示的線路圖。仿真具體步驟a、點(diǎn)擊圖標(biāo),打開(kāi)MATLAB軟件,在工具欄里根據(jù)提示點(diǎn)擊,點(diǎn)擊MATLAB ,打開(kāi)一個(gè)對(duì)話框,點(diǎn)擊里的newmodel,創(chuàng)建一個(gè)新文件。b、點(diǎn)擊工具欄的,打開(kāi)元
9、器件庫(kù)查找新的元器件。C、原件庫(kù)如下圖所示圖1-3 原件庫(kù)如果不知在哪里找到元器件,可以在里輸入元器件的名稱(chēng),鍵入ENTER即可查找。1) 所用元器件及其參數(shù)設(shè)置 A)三相交流電源A、B、C 首先從Simpowersystes 中的Electrical sources 電源模塊組中選取一個(gè)交流電壓源模塊 AC Voltage Source,再用復(fù)制的方法得到三相電源的另兩個(gè)電壓源模塊,用 Format(格式設(shè)定)菜單中 Rotate block(Ctrl +R)將模塊水平放置,并點(diǎn)擊模塊標(biāo)題名稱(chēng),將模塊標(biāo)簽分別改為“Ua”、 “ Ub”、 “ Uc”, 然后從連接器模塊 Connectors
10、中選取“Ground(output)”元件 ,按下圖進(jìn)行連接。 (1) Ua (2) Ub (3) Uc 圖1-4 三相電源參數(shù)設(shè)置設(shè)置三相電壓都為220V,兩兩之間相位差為120,分別為0、-120、-240。a) 6-Pulse Generator 同步脈沖觸發(fā)器包括同步電源和 6 脈沖觸發(fā)器兩部分。6 脈沖觸發(fā)器從 Simpowersystes中選取 Extra Libray 中的 Contral Blocks 中取獲得。6 脈沖觸發(fā)器需用三相線電壓同步,所以同步電源的任務(wù)是將三相交流電源的相電壓轉(zhuǎn)換成線電壓。 圖1-5 c)Universal Bridge三相整流橋起改變輸出直流電壓的
11、作用。 圖1-6 整流橋d) DC Machine(直流電動(dòng)機(jī))直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組“F+F-”接直流恒定勵(lì)磁電源,勵(lì)磁電源可從電源模塊組中選取直流電壓源模塊,并將電壓參數(shù)設(shè)置為 220V,點(diǎn)數(shù)繞組“A+A-”經(jīng)平波電抗器接晶閘管整流橋的輸出,電動(dòng)機(jī)經(jīng) TL 端口接恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,直流電動(dòng)機(jī)的輸出參數(shù)有轉(zhuǎn)速、點(diǎn)數(shù)電流、勵(lì)磁電流、電磁轉(zhuǎn)矩,通過(guò)“示波器”模塊觀察仿真輸出圖形。修改參數(shù)電樞電阻和電感(Armature resistance and inductance)為0.210.0021,勵(lì)磁電阻和電感(Field resistance and inductance)為146.70,勵(lì)磁和電樞互感
12、(Field-armature mutual inductance)為0.84,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(Total inertia)為0.572,粘滯摩擦系數(shù)(Viscous friction coefficient)為0.01,庫(kù)侖摩擦轉(zhuǎn)矩(Coulomb friction torque)為1.9,初始角速度(initial speed)為0.1。 圖1-7 直流電機(jī)e)直流電源 圖1-8直流電源 f)放大器,設(shè)置放大系數(shù)。圖1-9放大器g)階躍信號(hào)圖1-10階躍信號(hào) 系統(tǒng)在階躍函數(shù)輸入作用下的工作條件是比較嚴(yán)峻的,同時(shí)比較具有代表性。如果系統(tǒng)在階躍函數(shù)作用下的性能夠滿(mǎn)足要求,則在其他形式作用下也能滿(mǎn)足要
13、求。Step 提供在指定時(shí)間處在兩個(gè)可定義的水平間的階躍,當(dāng)仿真時(shí)間小于Step time,則輸出Initial value;當(dāng)仿真時(shí)間大于或等于Step time輸出Final value,且Step time不能為0。4. 仿真結(jié)果當(dāng)建模和參數(shù)設(shè)置完成后,即 可開(kāi)始進(jìn)行仿真,在 MATLAB 模型窗口單擊工具欄的按鈕或打開(kāi)“Simulation”菜單命令后,單擊“start”, 系統(tǒng)開(kāi)始仿真,仿真結(jié)束后可輸出仿真結(jié)果。單擊“示波器”觀察仿真輸出圖形。觀察仿真時(shí)間 1s 時(shí)得到的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)電樞電流及電磁轉(zhuǎn)矩曲線。由于直流電機(jī)的調(diào)速基于整流電路的輸出電壓,因此改變constant值即可
14、對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。(1)當(dāng)控制電壓為30,仿真時(shí)間為1s時(shí)的仿真波形為:A、電機(jī)轉(zhuǎn)速nB、電樞電流IaC、轉(zhuǎn)矩Te (2)當(dāng)控制電壓為50,仿真時(shí)間1s時(shí)的仿真波形為:A、電機(jī)轉(zhuǎn)速nB、電樞電流IaC、轉(zhuǎn)矩Te(3)當(dāng)控制電壓為40,仿真時(shí)間為1s時(shí)的仿真波形為:A、電機(jī)轉(zhuǎn)速nB、電樞電流IaC、轉(zhuǎn)矩Te5.仿真分析及總結(jié)由波形可以看出:(1) 在一定的范圍內(nèi)當(dāng)觸發(fā)角增大時(shí)對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速、電樞電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速的值會(huì)減小。當(dāng)觸發(fā)角在0°60°時(shí),三相全控整流電路的輸出電壓與觸發(fā)角的關(guān)系為:Ud=2.34U2cos,直流輸出電壓隨觸發(fā)角的增大而減小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為觸發(fā)角越大,對(duì)應(yīng)的直流輸出電壓越小。因此,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論數(shù)據(jù)相符。(2) 當(dāng)仿真時(shí)間在00.1s時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)速增大,而電機(jī)轉(zhuǎn)矩也增大與公式T=9550P/n不符。這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是:當(dāng)電源電壓不變時(shí),電機(jī)的頻率變化直接反應(yīng)的結(jié)果就是轉(zhuǎn)速的同比變化,頻率增,轉(zhuǎn)速也增。當(dāng)頻率在60Hz以下時(shí),轉(zhuǎn)矩是和頻率成正比的;當(dāng)頻率f達(dá)到60Hz時(shí),電機(jī)達(dá)到最大輸出功率,即額定功率。(3) 當(dāng)仿真時(shí)間在0.10.7s時(shí),頻率超過(guò)60Hz,則電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比,正好與公式T=9550P/n相符。(4) 當(dāng)仿真時(shí)間在0.7s及以后時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)速趨于穩(wěn)定值,而電機(jī)轉(zhuǎn)矩變?yōu)榱悖@是由于電機(jī)沒(méi)有接負(fù)載。(但是如果電機(jī)接負(fù)
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶(hù)所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶(hù)上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶(hù)上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶(hù)因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 電競(jìng)內(nèi)容編輯崗位面試問(wèn)題及答案
- 獸藥監(jiān)督抽樣管理辦法
- 農(nóng)村保潔經(jīng)費(fèi)管理辦法
- 2025屆高三英語(yǔ)一輪復(fù)習(xí)高頻詞性轉(zhuǎn)換清單(素材)
- 北京早教機(jī)構(gòu)管理辦法
- 村鎮(zhèn)應(yīng)急車(chē)輛管理辦法
- 供電設(shè)施安裝管理辦法
- 領(lǐng)導(dǎo)層AI應(yīng)用對(duì)員工創(chuàng)新能力的促進(jìn)機(jī)制分析
- 水汽對(duì)流與換熱耦合模型的建立與驗(yàn)證
- 醫(yī)院陪護(hù)服務(wù)管理辦法
- TCTBA 001-2019 非招標(biāo)方式采購(gòu)代理服務(wù)規(guī)范
- 非甾體抗炎藥圍術(shù)期鎮(zhèn)痛專(zhuān)家共識(shí)(2024 版)解讀
- GB/T 44828-2024葡萄糖氧化酶活性檢測(cè)方法
- 2024年三級(jí)直播銷(xiāo)售員(高級(jí))職業(yè)技能鑒定考試復(fù)習(xí)題庫(kù)(含答案)
- Unit 1 A new start 詞匯教學(xué)設(shè)計(jì)-2024-2025學(xué)年高中英語(yǔ)外研版必修第一冊(cè)
- 異位妊娠的課件
- DL∕T 2528-2022 電力儲(chǔ)能基本術(shù)語(yǔ)
- 上海2024年上海市教育評(píng)估院招聘筆試上岸歷年典型考題與考點(diǎn)剖析附帶答案詳解
- 渣土清運(yùn)綜合項(xiàng)目施工組織設(shè)計(jì)
- 蘇教版八年級(jí)生物下冊(cè)期末試卷及答案【蘇教版】
- 書(shū)面檢查材料(通用6篇)
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論