計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 直流調(diào)速系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn) 報(bào)告

北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)直流調(diào)速系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓 名：***學(xué) 號(hào)：*****(1005班)老師： 王****仿真日期：2013/5/10-2013/6/25目錄一、電機(jī)開環(huán)特性仿真··········································2二、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制··············································2三、電機(jī)起動(dòng)特性··············································3四、壓斬波器供電··············································4五、降壓斬波器由電網(wǎng)供電······································4六、課程總結(jié)··················································5直流調(diào)速系統(tǒng)仿真一、電機(jī)開環(huán)特性仿真利用matlabsimulink繪制連接圖如下，并仿真出轉(zhuǎn)速n的波形如下：圖2圖1圖2圖1根據(jù)仿真結(jié)果求出空載時(shí)的轉(zhuǎn)速n為1141.75rad/s，負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速n為978.56rad/s，以及靜差率s。由（復(fù)習(xí)：靜差率是指電動(dòng)機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載變到額定值時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速降落與理想空載轉(zhuǎn)速之比值）二、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制電機(jī)電樞聯(lián)接受控電壓源，轉(zhuǎn)速控制器為比例-積分控制器，轉(zhuǎn)速指令為1130rpm。仿真原理框架圖為下圖3：圖3圖3繪制仿真連接圖如下：圖4圖4（1）當(dāng)PI分別取1,1時(shí)，仿真轉(zhuǎn)速n波形為圖5；當(dāng)PI分別取1，1時(shí)電樞電流波形為圖6；圖6圖6圖5（2）改變PI的值，以改善電機(jī)響應(yīng)的動(dòng)態(tài)特性PI去0.5，20時(shí)仿真轉(zhuǎn)速n波形為圖7；將PI去0.5，20時(shí)電樞電流波形為圖8； 圖8圖7圖8圖7計(jì)算：測(cè)量超調(diào)量；動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間約為為：0.7s（3）繼續(xù)改變PI值為10,1時(shí)仿真：PI去10,1時(shí)仿真轉(zhuǎn)速n波形為圖9；將PI去10,1時(shí)電樞電流波形為圖10；圖10圖9圖10圖9計(jì)算：測(cè)量超調(diào)量；動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間約為為：0.05s由（2）（3）比較可以看出PI的值可以決定電機(jī)啟動(dòng)動(dòng)態(tài)特性，PI值相差較大時(shí)動(dòng)態(tài)特性也相差較大。（4）由仿真過程可以看出，改變PI的控制值，可以改變相應(yīng)的超調(diào)量和響應(yīng)時(shí)間，即動(dòng)態(tài)性能。但當(dāng)PI分別取0.5,20時(shí)，超調(diào)量仍然較大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)（可以通過改善PI的值來改善）。一般情況下，改變P的值可改變超調(diào)量；改變I的值即可改變響應(yīng)時(shí)間。但是由于沒有對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)特性做改善，因此電樞電流波形在電機(jī)剛剛啟動(dòng)的瞬間電流極大（PI為0.5,10時(shí)可以達(dá)到3100A，PI為10,1時(shí)為4950A），因此為了保護(hù)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的設(shè)備安全以及其他一些性能，采取必要的改善電機(jī)啟動(dòng)的特性是完全必要的。三、改善電機(jī)起動(dòng)特性將轉(zhuǎn)速指令值用斜坡函數(shù)給定的方法，限制電機(jī)的起動(dòng)電流繪制仿真連接圖為圖11： 仿真（PI為10,1）轉(zhuǎn)速n和電樞電流的波形為圖12圖12圖11圖12圖11由仿真（PI分別取10，1）可以看出，將轉(zhuǎn)速指令值用斜坡函數(shù)給定之后，電機(jī)啟動(dòng)電流約為350A。相比于（2）中的啟動(dòng)沖擊電流4950A，減小近15倍，但是響應(yīng)時(shí)間從0.05s增大為0.38s，在實(shí)際分析時(shí)，可以通過調(diào)整斜坡函數(shù)的斜率來達(dá)到對(duì)超調(diào)量和響應(yīng)時(shí)間的要求（當(dāng)斜坡函數(shù)的斜率取30000時(shí)，仿真波形的響應(yīng)時(shí)間約為0.05s，但沖擊電流較大；當(dāng)斜率改為3000時(shí)，仿真波形的響應(yīng)時(shí)間極端約為0.38s，但沖擊電流變得很小350A）。四、降壓斬波器供電用降壓斬波器代替受控電壓源，繪制仿真連接圖為圖13圖13圖13畫出轉(zhuǎn)速n和電樞電流的波形為圖14，并與使用理想受控電源的情況進(jìn)行比較：圖14仿真與（圖14仿真與（3）理想受控電源比較（P,I取10,1）：從仿真得用降壓斬波器代替受控電壓源代替理想電源，電機(jī)啟動(dòng)沖擊電流變大，電流不穩(wěn)定度增加（電流波形增大），1.5s時(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載加入時(shí)，電流持續(xù)不穩(wěn)定。在負(fù)載轉(zhuǎn)矩突變時(shí)，電樞電流有較大的沖擊，可以通過改變比例-積分控制器參數(shù)以及采取抗飽和措施改善電樞電流的響應(yīng)。五、降壓斬波器由電網(wǎng)供電實(shí)際工程應(yīng)用中，斬波器的直流電源通常是由交流電網(wǎng)經(jīng)過整流得到，仿真連接圖為圖15圖15圖15仿真得出轉(zhuǎn)速n和電樞電流的波形為圖16圖16圖16仿真直流電容電壓波形如圖17 A相電流波形如圖18圖17圖18圖17圖18求負(fù)載情況穩(wěn)態(tài)時(shí)，A相電流為圖19A相電流的A相電流的諧波分布和THD：諧波分布大概在6n±1右，6倍頻諧波被消除。圖18圖1圖19六、課程總結(jié)通過一學(xué)期的仿真技術(shù)學(xué)習(xí)課程，感覺受益匪淺，從課堂上學(xué)習(xí)理論仿真技巧到實(shí)驗(yàn)室實(shí)際動(dòng)手仿真，不僅練習(xí)了自己的動(dòng)手能力，而且仿真課程與所學(xué)專業(yè)課電力電子技術(shù)、電機(jī)、自動(dòng)控制原理的結(jié)合，使學(xué)生更加直觀的了解到了各種技術(shù)的互相