交直流调速系统试验报告.docVIP

昆 明 学 院 实验报告册 专业： 电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 课程： 电力传动控制系统 昆明学院自动控制与机械工程学院 实验项目名称： 开环调速系统的仿真实验 实验时间： 2015.6.14 同组人： 禹鹏 实验报告评分： 一、预习报告（实验课前了解实验目的，预习实验原理、实验步骤）： 1、实验目的（简述）： （1）掌握开环直流调速系统的原理； （2）掌握利用simulink编程进行仿真的方法。 2、实验原理（简述）： 直流开环调速系统的电气原理如图1所示。直流电动机电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L供电，并通过改变触发器移相控制信号Uc调节晶闸管的控制角，从而改变整流器的输出电压实现直流电动机的调速。该系统的仿真模型如图2所示。 在仿真中为了简化模型，省略了整流变压器和同步变压器，整流器和触发同步使用同一交流电源，直流电动机励磁由直流电源直接供电。 图1 直流开环调速系统电气原理 参数的理论计算值： 触发器的控制角（alpha—deg端）通过了移相控制环节（shifter），移相控制模块的输入是移相控制信号Uc（图2中Uc），输出是控制角，移相控制信号Uc由常数模块设定。移相特性如图3所示。移相特性的数学表达式为 在本模型中取，，所以。在电动机的负载转矩输入端TL接入了斜坡（Ramp）和饱和(Satutration)两个串联模块，斜坡模块用于设置负载转矩上升速度和加载的时刻，饱和模块用于限制负载转矩的 最大值。 3、实验步骤： （1）掌握直流电动机调压调速的原理。 （2）分析三相桥式整流电路中触发角α与输出直流电压平均值之间的关系。 （3）根据开环直流调速系统电气原理图，编制Simulink实验程序，上机调试，记录结果。 （4）分析实验结果，完成书面实验报告，并完成相应的思考题。 二、实验数据（记录相应的表格或图表）： 1、实验数据表格： (1)设置模块参数 (供电电源电压 (电动机参数 励磁电阻： 励磁电感在恒定磁场控制是可取“0”。 电枢电阻： 电枢电感由下式估算： 电枢绕组和励磁绕组互感： 因为 所以 电动机转动惯量 ③额定负载转矩 ④模型参考数见表1—1 图1-2直流电动机开环调速系统模型参数 2）设置仿真参数：仿真算法ode15a，仿真时间1.5S，电动机空载启动，启动0.5s后加额定负载TL=171.4N.m 2、实验图表： （1）直流电动机开环调速系统仿真图如下 (2)启动仿真并观察结果:仿真的结果如图1-3所示。其中图1-3(a)是整流器输出端的电压波形（局部），图1-3（b）是经平波电抗器后电动机电枢两端电压波形，该波形较整流器其输出端的电压波形脉动减少了许多，电压平均值在225V左右，符合设计要求。图1-3（c）和图1-3(d)是电动机电枢回路电流和转速变化过程。在全电压直接起动情况下，起动电流很大，在0.25s左右起动电流下降为零（空载起动），起动过程结束，这是电动机转速上升到最高值。在起动0.5s后加额定电压负载，电动机的转速下降，电流增加。图1-3(e)是电动机的转矩变化曲线，转矩曲线与电流曲线成比例。图1-3(f)给出了工作过程中电动机的转矩—转速特性曲线。通过仿真反应了开环晶闸管—直流电动机系统的空载起动和加载时的工作情况。 1-3(a)ud2 1-3(b)ud 1-3(c)speed 1-3(d)ia 1-3(e)if 1-3(f)ie 1-3(f) 三、实验思考（完成相应的实验思考题，提出实验的改进方法）： 1、三相桥式整流电路中触发角α与输出直流电压平均值Ud之间的关系： 2、开环直流调速系统转速n与转矩Te之间的关系： 电动机在额定磁通下的转矩系数： 理想空载转速，与电压系数成正比： 3、假设开环直流调速系统允许的最低转速为500r/min，根据所给电动机参数计算开环直流调速系统的静差率δ和调速范围D。 解：电动机的电动势系数： =0.1311 （v.min/r） 所以：