直流电动机开环调速系统仿真..docVIP

重庆文理学院电子电气工程学院 专业课程设计论文 题 目 直流电动机开环调速系统仿真 专 业 电气工程与自动化 姓 名 蔡 亚 辉 班 级 电气工程与自动化一班 学 号 200808069020 2012年 5 月 24日 直流电动机开环调速系统仿真 摘要：本文分析了开环控制直流调速系统的控制器与被控对象的控制现象，以及开环控制系统对被控对象的控制的问题。同时给出解决减小扰动的控制方案。 MATLAB仿真在科学研究中的地位越来越高，如何利用MATLAB仿真出理想的结果，关键在于如何准确的选择MATLAB的仿真。本文就简单的开环直流调速系统的MATLAB仿真这个例子，通过对MATLAB的仿真，得到不同的仿真结果。通过仿真结果的对比，对MATLAB的仿真进行研究。从而总结出如何在仿真过程中对MATLAB的仿真做到最优选择。 1引言 直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍的电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着模拟技术的逐渐成熟使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能够 达到更高的性能，还能节省人力资源和降低系统成本，从而有效提高工作效率。 事实上由于电机的容量较大，又要求电流的脉动较小，故采用三相全控桥式整流电路供电方案。为保证供电质量，应采用三相降压变压器将电源电压降低，为避免三次谐波电动势的不良影响，应采用△/Y接法。 在可调速传动系统中，按照传动电动机的类型来分，可分为两大类：直流调速系统和交流调速系统。交流电动机直流具有结构简单、价格低廉、维修简便、转动惯量小等优点，但主要缺点为调速较为困难。相比之下，直流电动机虽然存在结构复杂、价格较高、维修麻烦等缺点，但由于具有较大的起动转矩和良好的起、制动性能以及易于在宽范围内实现平滑调速，因此直流调速系统至今仍是自动调速系统的主要形式。直流调速系统的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的必威体育精装版发展成就。正是这些技术的进步使直流调速系统发生翻天覆地的变化。其中电机的控制部分已经由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制，形成数字与模拟的混合控制系统和纯数字控制系统，并正向全数字控制方向快速发展。电动机的驱动部分所用的功率器件亦经历了几次更新换代。目前开关速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT成为主流。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现。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1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。 任何一台需要控制转速的设备，其生产工艺对调速性能都有一定的要求。例如，最高转速与最低转速之间的范围，是有级调速还是无级调速，在稳态运行时允许转速波动的大小，从正转运行变到反转运行的时间间隔，突加或突减负载时允许的转速波动，运行停止时要求的定位精度等等。归纳起来，对于调速系统转速控制的要求有以下三个方面：调速，稳速，加、减速。 图1 直流开环调速系统电气原理 图2 移相特性 3仿真过程 3.1仿真原理如图2 根据实验原理图在Matlab软件环境下查找器件、连线，接成入上图所示的线路图。 图3 直流电动机开环调速系统结构图 仿真具体步骤 a、点击图标，打开MATLAB软件，在工具栏里根据提示点击，点击MATLAB ，打开一个对话框，点击里的newmodel，创建一个新文件。 b、点击工具栏的，打开元器件库查找新的元器件。 C、原件库如下图所示 所用元器件及其参数设置 三相交流电源A、B、C 图4 三相电源参数设置 设置三相电压都为220V，两两之间相位差为120，分别为0、-120、-240。 b）Universal Bridge 普通的桥电路起着过载保护作用，防止电流过大烧坏电机。 c) 放大器，设置放大系数 d) DC Machine（直流电动机） 直流电动机的运行特性主要有两条:一条是工作特性，另一条是机械特性，即转速-转矩特性。分析表明，运行性能因励磁方式不同而有很大差异。 F+和F-是直流电机励磁绕组的连接端，A+和A-是电机电枢绕组的联结端，TL是电机负载转矩的输入端。