直流电动机调速系统仿真建模及其拖动自动控制系统的校正

a)

b)

c)

d)

图（2）直流电动机直接起动转速、电枢电流、励磁电流、转矩波形

a) 转速响应 b)电枢电流响应 c)励磁电流曲线 d)转矩响应

二、根据以下条件进行交流电源电压、直流电动机、晶闸管等参数计算和设置，完成开环调压调速系统的仿真建模

已知直流电动机额定参数为UN?220V，IN?17A，nN?14604极，Ra?0.21?，r/min，

GD2?22.5N?m2。励磁电压Uf?220V，励磁电流If?1.5A。采用三相桥式整流电路，整流

器内阻Rrec?1.3?。平波电抗器LP?200mH。仿真该晶闸管-整流电动机开环调速系统，观察电动机在全压起动和起动后加额定负载时电动机的转速、转矩和电流变化。

（1） 系统仿真模型如下

图（3）直流电动机开环调速系统仿真模型

（1） 设置模块参数

1）供电电源电压为：U2?UN?RrecIN220?2.6?17??130V ?2.34cos?2.34cos30 2）电动机参数如下

励磁电阻为：Rf?Uf/If?220/1.5?146.7? 励磁电感在恒定定磁场控制时可取 0。

电枢电阻Ra?0.21?，电枢电感由下式估算，即 La?19.1CUN19.1?0.4?220??0.0169H(经验公式)2pnNIN2?2?1460?17

电枢绕组和励磁绕组互感Laf为：

因为

Ce? KE?所以

Laf?UN?RaIN220?0.21?17??0.1482V?min/r

nN14606060Ce??0.1482?1.4156 2?2?KE?1.4156/1.5?0.9437H If电动机转动惯量为 J? TL?

(3)设置仿真参数。仿真算法采用odel5s ，仿真时间为10s，电动机空载起动，起动4s 后突加额定负载。

GD2/(4g)?22.5/(4?9.8)?0.57Kg?m2 KTIN?KEIN?1.4156?17?24.1N?m

3）额定负载转矩为

(4) 启动仿真并观察结果。仿真的结果如图5 所示。其中图4a 所示为整流器输出端的电压波形。图4b 和图4c 所示为电动机电枢回路电流和转速变化过程，在全压直接起动情况下，起动电流很大，在4s 左右起动电流下降为零(空载起动) ，起动过程结束，这时电动机转速上升到最高值。在起动4s 后加额定负载，电动机的转速下降，电流增加。图4d 所示为电动机的转矩变化曲线，转矩曲线与电流曲线成比例。通过仿真反映了开环晶闸管，直流电动机系统的空载起动和加载工作情况。

a)