要求： （1）根据转速电流双闭环控制的直流调速系统动态结构图，按传递函数构建仿真模型； （2）按工程方法设计和选择转速和电流调节器参数，ASR和ACR都采用PI调节器。 （3）设定模型仿真参数，仿真时间10s，并在6s时突加1/2额定负载，观察控制系统电流、转速响应。 （4）修改调节器参数，观察在不同参数条件下，双闭环系统电流和转速的响应，修改转速给定，观察电动机在同步转速时的工作情况。 （5）使用Power System模块建立直流电机双闭环系统仿真模型，并与传递函数模型运行结果进行比较。 4．主要参考文献 1、牛维扬、李祖明．电机学．北京：中国电力出版社，2005年 2、黄俊、王兆安．电力电子变流技术．北京：机械工业出版社，1999年12月 3、王划一．自动控制原理．北京：国防工业出版社，2001年11月 4、陈伯时．电力拖动自动控制系统．北京：机械工业出版社，2000年6月
5．课程设计进度安排 起 止 日 期 工 作 内 容 2011年6月7日－ 6月9日 课程设计讲解； 6月9日－6月16日 学生上机调试和答疑、并按要求整理好课程设计说明书； 6月17日上午－6月仿真建模现场调试及口试答辩。 17日下午 6．成绩考核办法 课程设计说明书：60%； 现场调试模型及口试答辩：40%。 教研室审查意见： 教研室主任签字： 年 月 日 院（系、部、中心）意见： 主管领导签字： 年 月 日
一、根据以下条件进行直流电动机参数计算和设置，完成全压直接起动系统的仿真建模
一台直流并励电动机，铭牌额定参数为PN?17kW，UN?220V，IN?88.9A，
nN?3000r/min，电枢回路总电阻Ra?0.087?，励磁回路总电阻Rf?181.5?，电动机转动
惯量J?0.76Kg?m2。要求仿真该电动机的直接起动的过程。
（1） 计算电动机参数
励磁电流为If?UfRf?220/181.5?1.21A
励磁电感在恒定磁场控制时可取0。 电枢电阻Ra?0.087?，电枢电感估算为
La?19.1CUN2pnNIN?19.1?0.4?220?0.0032H(经验公式)
2?1?3000?88.9式中，p为极对数；C为计算系数，对于无补偿电机C=0.1,补偿电机C=0.4。因为 Ce?UN?RaIN19.1?0.4?220??0.0032H(经验公式)
2pnNIN2?1?3000?88.96060Ce??0.0708?0.676Vs/rad 2?2? KE?所以 Laf?KE?0.676/1.21?0.5587H If额定负载转矩为 tl?(2) 绘制仿真线路
在模型中电动机励磁绕组和电枢的输入端并联后与直流电源电压Vd 的正极端相连接，电动机励磁绕组和电枢的输出端通过T 形节点并联后与直流电源Vd 的负极端连接在一起。电动机的负载转矩由常数模块TL 设定。然后在电动机模块的m 端接上示波器，用于观察电动机的各项披形，由于在m 端可以输出转速、电枢电流、励磁电流和转矩四项参数，因此需要用Demux 模块分解。直流电动机模型输出转速的单位是rad/s，在模型中使用了一个放大器(Gain) 将rad/s 转换为习惯的r/min ，变换系数为
KTIN?KEIN?0.676?88.9?60.1N?m
k?
60?9.55 2?
图1 直流电动机直接起动仿真模型
(3) 设置模块参数和仿真参数
双击电动机模块图标，弹出模块参数对话框，在对话框中输入前面计算的电动机模型参数，在电源Vd 模块对话框中输入“220” ，在常数模块TL 对话框中置入“60.1” 。在完成元件模块参数设置后，在Simulation 菜单下选择Simulation parameters，设置仿真参数，取仿真时间为1s ，仿真算法采用Ode45。 （4）仿真及其结果
在各项参数设置完成后，点击菜单中的“ ”图标启动仿真。在仿真结束后，点击示波器，则可以观测电动机的转速、电流、转矩等波形，如图2所示，图中波形从上向下分别为电动机转速、电枢电流、励磁电流和电磁转矩。从波形中可见，电动机在带载起动时起动电流很大，最大可达2500A。在起动0.4s后，转速达到3000r/min ，电流下降为额定值89A 左右，转矩也有相应的变化。
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