運(yùn)動控制仿真試驗(yàn)報告

1、運(yùn)動控制仿真實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)11,晶閘管單相交流調(diào)壓仿真實(shí)驗(yàn)一，實(shí)驗(yàn)原理1.1原理圖該實(shí)驗(yàn)是通過晶間管的調(diào)壓觸發(fā)控制電路來控制品閘管導(dǎo)通，以此來實(shí)現(xiàn)不同導(dǎo)通的時，輸 出電壓不同。該實(shí)驗(yàn)的原理電路如圖1所示。通過兩個觸發(fā)脈沖來觸發(fā)VT1與VT2,觸發(fā)電路的原理框圖如圖2所示。圖2該觸發(fā)電路兩個觸發(fā)脈沖相差180”,以此來實(shí)現(xiàn)正半周和負(fù)半周都進(jìn)行調(diào)壓，而且調(diào)壓的 脈沖角是相同。L2仿真模型CwtfxxxjsIni60 1(Tu(iyi80ln2Con-tan(roiDOtMlOuQpulseangle -Foun 設(shè)定電壓。場效應(yīng)管SimPower Sys terns/Power Electronic

2、s/Mosfet.取消檢測輸出口調(diào)制波(三角波)發(fā)生器 Simulink/Sources/Repeating Sequence設(shè)定為 50kHz, Time values=0 5e-6 10e-6 15e-6 20e-6, Output values=0 1 0 T0 常數(shù) Simulink/Sources/Consteunt設(shè)定范南可在(-1, 1)區(qū)間變化，初始設(shè)定值=-0.5,對應(yīng)占空比。.25 加法器 Simul ink/Math/add設(shè)定為一+。過零 比較器 Simulink/Logic and Bit operat ions/Compare To Zero 電陽、電容、電感 Si

3、mPowerSystems/Elements/Series RLC Branch 設(shè)定參數(shù)負(fù)載切換開關(guān) SimPowerSystems/Elements/Breaker設(shè)定動作時間增益Simulink/Math Operat ions/Gain顯示 Simulink/sinks/Display電用檢測 SimPowerSystems/Measurements/Voltage Measurement電流檢測 SimPowerSystems/Measurements/Current Measurement平均值 SimPowerSystems/Extra Library/Discrete Meas

4、urements/Me an value3仿真設(shè)定： Configuration Parameters/Solver options Type Variable-step Solver 0de23sMax step size le-6 Relative tolerance le-5 其它不變仿真時間0.1秒。加載時間0. 07秒。三,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析場效應(yīng)管的穩(wěn)態(tài)工作電流、二極管電流、電感電流、電感電壓、輸出電流、輸出電壓； 經(jīng)過仿真的下所示波形，從上至下分別是三角波與直流電壓經(jīng)過比較器后產(chǎn)生的PWM信號， 輸出電壓u。，場效應(yīng)管的穩(wěn)態(tài)工作電流iFET,輸出電流i。，二極管電流iD,電感電壓uL

5、,電 感電流江。Q邛。&用 S fi 5由題意可知0.07S時是加載點(diǎn)，在加載點(diǎn)以前波形如下:加載點(diǎn)時的波形如下: X 6 口叱A二對玉0 ft 5可加載后，有了輸出電流，電路開始工作。 電路恒定后的波形如下所示，Tl! - QtKe. 0可知，輸入電壓基本為恒定，F(xiàn)ET的電流在開通時為上升的，因?yàn)橄螂姼泻碗娙莩潆姡姼?上電流基本穩(wěn)定在一個值。3.2分析加載前后輸出電壓電流的變化。對輸出電壓的平均值與理論計算值的誤差進(jìn)行討論。 用示波器觀察輸出的電流和電壓波形如下圖所示：可知在加載前后，輸出電壓基本不變，加載前為49.3V,加載后為48./V。輸Hd電流在力口載前為從2.5A,力11載后為2

6、6. 7Ao實(shí)際電壓比理論電壓小，誤差來源可能是由于MOSFET上消耗的電壓和電感的非理想性。3.3增加檢測觀察場效應(yīng)管和二極管在開關(guān)過程中的工作電壓：以PWM為參考，觀察二極管電壓與三極管電壓，如下圖所示：I x L皿$ $ B 0中3T 150 O 印0當(dāng)VT導(dǎo)通時，場效應(yīng)管漏源極直接的工作電壓接近0V,而二極管的承受的工作 電壓為-200V；當(dāng)VT關(guān)斷后，電感L和電容C通過二極管續(xù)流，此時二極管的工 作電壓接近0V,而場效應(yīng)管的工作電壓為200V。4改變占空比到50% （對應(yīng)常數(shù)0）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：仿真結(jié)果如下所示加我前的波形:Q opel- X加我后的波形:口茶、日 中0

7、X可知該波形與前幾間的波形相似，但是L的波形在0V左右波動。 輸出電壓電流波形如下：Q Scope?目?:;三：M iiii:i0.0550.080.C6500700750.080.08E0.090.095Time offset: 0可知電壓加載前99V,加載后97V,電流加載前5A,加載后53A。 二極管與三級管的電壓波形如下：i 0M y | 門聞 $ 曰* qpwnH I 1QD1640.U1640.01640.0164QD164QD165Q01650.01650.U1S5Titc offset 0可知該波形與前面波形相同。3.5、設(shè)計電壓閉環(huán)，采用pi調(diào)節(jié)器通過閉環(huán)自動控制使輸出電壓平均值在負(fù)我變化前后白 動保持為50伏電壓輸出。建、7 pi控制器如卜所示：scH- _r卜5亨3_yc輸出波形如卜.所示:可知輸出波形在50左右一直振蕩，滿足要求。U!總結(jié)通過這個實(shí)驗(yàn)，我