试验实训三单闭环直流调速系统的MATLAB仿真实训

实验实训三 单闭环直流调速系统的MATLAB仿真实训

一、实验实训目的

1．学习并掌握晶闸管单闭环直流调速系统模型的建立和模型参数设置的方法和步骤。 2．掌握系统仿真参数设置的方法和步骤。

3．能利用MATLAB软件对系统进行稳态与动态计算与仿真。 4．巩固并加深对晶闸管单闭环直流调速系统理论知识的理解。 二、实验实训原理及知识准备

1．复习《自动控制系统》中晶闸管单闭环直流调速系统的内容

2．预习晶闸管单闭环直流调速系统的直流电动机电枢电流、电磁转矩与转速之间的关系。

3．复习实验实训指导书中MATLAB基本操作和MATLAB/Simulink/Power System工具箱内容。

4．预习实验实训指导书中实验实训三 单闭环直流调速系统的MATLAB仿真实训内容，并写好预习报告。

5．画出单闭环直流调速系统的动态结构图。 三、实验实训内容及步骤

使用Power System模块的直流调速系统的仿真

转速单闭环系统的原理图如图1－22所示。该系统由给定信号、速度调节器、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机、速度反馈等部分组成。图1－23时单闭环转速负反馈直流调速系统的仿真模型。与开环直流调速系统比较，两者的主电路是基本相同的，系统的差别主要在控制电路上。为此，在介绍系统的缄默与参数设置时，主要介绍其不同之处。

图1－23 单闭环转速负反馈直流调速系统的仿真模型

1．系统的建模和模型参数设置 （1）主电路的建模和参数设置

主电路大部分与开还调速系统相同，为避免重复，此处介绍不同部分的建模与参数设置。 在图3－23仿真模型的整流桥后面并联了一个二极管桥，它的作用时加快电动机的减速

过程，同时避免在整流桥输出端出现负电压而使波形畸变。

1）二极管桥模块的建模和参数设置

二极管桥模块与晶闸管整流桥模块的建模和参数设置方法一样。从Simpowersystes中选

取电力电子模块power Electronics中选取“Universal Bridge”模块，并将模块标签改为“二极管桥”，只要将对话框中的“Number of bridge arms”设为“1”，将“Port configuration”设为“ABC as output terminals”，将“Power Electronic device”选择“Diodes”即可。

2）平波电抗器的电感量设为5e-3(5*10)H （2）控制电路的建模和参数设置

单闭环转速负反馈直流调速系统的控制电路由给定信号、速度调节器、速度反馈等组成。仿真模型中根据需要，另增加了限幅器、偏置、反相器等模块。

1）给定信号的建模和参数设置

给定信号的建模和参数设置的方法与开还调速系统相同，此处参数设置为100rad/s。有静差调速系统的速度调节器采用比例调节器，系数选择为10，它通过仿真优化而得。

2）限幅器得上、下限幅值设为[130，0]，用加法器加上偏置“－180”后调整为[-50,-180]，再反相器转换为[50,180]。这样，就可将速度调节器得输出限幅在同步脉冲触发器能够正常

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工作得范围内了。

3）速度调节器、限幅器、偏置、反相器等模块得建模与参数设置都比较简单，只要分别在Simulink得“Math”、“Discontinuities”模块库中找到相应的模块，并按要求设置好参数即可。

将主电路和控制电路的仿真模型按照单闭环转速幅反馈调速系统电气原理图的连接关系进行模型连接，即可得到图1－23所示的系统仿真模型。

2．系统的仿真参数设置

系统仿真参数设置方法与开环系统相同。 3．系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 单击工具栏的

按钮或打开“Simulation”菜单命令后，单击“start”，系统开始仿真，

仿真结束后可输出仿真结果。单击“示波器”观察仿真输出图形。图1－24（a）~（d）为仿真时间1s时得到的电动机转速、电动机电枢电流、励磁电流及电磁转矩曲线。

可以看出，这个仿真结果的转速曲线比开环系统有了较明显的改善，过渡过程时间大为减小。

（a）电动机转速曲线

（b）电动机电枢电流曲线

（c）电动机励磁电流曲线

（d）电动机电磁转矩曲线

图1－24 晶闸管单闭环直流调速系统的输出波形

四、实验实训报告及要求

1．通过示波器观察并记录直流电动机转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩曲线，改变控制电压、转速反馈系数等参数，观察并记录上述曲线，并进行比较。

2．将单闭环直流调速系统的仿真结果与开环系统的仿真结果进行比较，并对结果进行理论分析。

3．写出本次实验实训中出现的问题及解决办法。 4．总结本次实验实训的心得与体会