直流调速系统的MATLAB仿真参考程序汇总

直流调速系统的MA TLAB仿真

一、开环直流速系统的仿真

开环直流调速系统的电气原理如图1所示。直流电动机的电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器供电，通过改变触发器移相控制信号调节晶闸管的U L c ，从

而改变整流器的输出电压，实现直流电动机的调速。该系统的仿真控制角模型如图2所示。

L

+

+

GT

UCR

E d-

-

开环直流调速系统电气原理图图1

图2 直流开环调速系统的仿真模型

L?0，直为了减小整流器谐波对同步信号的影响，宜设三相交流电源电感s流电动机励磁由直流电源直接供电。触发器（6-Pulse）的控制角（alpha_deg）由U 决定，移相特性的数学表达式为移相控制信号c???90?min U?90??c U cmax 1

??。在直流电动机的负载，所以，在本模型中取U?10V6??30?90U?ccmaxmin转矩输

入端用Step模块设定加载时刻和加载转矩。T L仿真算例1已知一台四极直流电动机额定参数为，，136AIU?220V?NN22。励磁电压，励磁电，，

220VminUR?0.2??1460rn?/m?22.5NGD?fNa流。采用三相桥式整流电路，设整流器内阻。平波电抗器??1.5A0.3RI?recf。仿真该晶闸管-直流电动机开环调速系统，观察电动机在全压起动20mHL?d n、电磁转矩、电枢电流和起动后加额定负载时的电机转速及电枢电压的uTi ded变化情况。220V?U N仿真步骤：

1）绘制系统的仿真模型（图2）。

2）设置模块参数（表1）

①供电电源电压

U?RI220?0.3?136NNrec130(V)U???

2?2.34?cos302.34cos?min②电动机参数

励磁电阻：

U220f)146.7(?R???f I1.5f励磁电感在恒定磁场控制时可取“0”。

电枢电阻：

?0.2R?a电枢电感由下式估算：

CU0.4?220N?19.1?L?19.1?0.0021(H)

a2pnI2?2?1460?136NN L：电枢绕组和励磁绕组间的互感

af U?RI220?0.2?136NNa?K?0.132(V?min/r)?e n1460N 2 6060K??0.132?K?1.26eTπ2π2K1.26T0.84(H)??L?af1.5I f电机转动惯量

222.5GD2 )??0.57(kg?mJ?9.814?4g 额定负载转矩③

模块参数名参数

，直流电动机空载起动，5.0s3）设置仿真参数：仿真算法odel5s，仿真时间

m171.4N??T 。2.5s起动后加额定负载L 3）进行仿真并观察、分析结果（图）。4

5

5 4

5

5

3 开环直流调速系统的仿真结果图

二、转速闭环直流调速系统的仿真系统由转速给所示，带转速负反馈的有静差

（放大器转速调节器、直流调速系统的电气原理如图4*KUCR晶闸管整流器GT、

定环节ASR）移相触发器、U pn 5

和直流电动机M和测速发电机TG等组成。

L

+

+

I d*U U U + n

cn M UGT UCR ASR

E TG

d-

U-

n

-

图4 转速闭环直流调速系统电气原理图

图5 转速闭环直流调速系统的仿真模型

转速负反馈有静差直流调速系统的仿真模型如图5所示，模型在图2开环调*速系统的基础上，增加了转速给定，转速反馈n-feed、放大器Gain和反映放U n大器输出限幅的饱和特性模块Saturation，饱和限幅模块的输出是移相触发器的控制电压，转速反馈直接取自电动机的转速输出，没有另加测速发电机，取U c*U nm 转速反馈系数。?K n n N仿真算例2在算例1的基础上观察转速负反馈系统在不同放大器放大倍数时对转速变化的影响。

仿真步骤：

1）绘制系统的仿真模型（图5）。

6

2）设置模块参数（表2）。

3）设置仿真参数：仿真算法odel5s，仿真时间1.5s，直流电动机空载起动，起动0.5s后加额定负载。m?T?171.4N L4）进行仿真并观察、分析结果（图6）：（用语句plot(tout1,yout1,tout2,yout2,tout3,yout3)进行示波器的曲线处理。）

表2 转速闭环直流调速系统主要模型参数

16014012051000800)nim/r(600n4002000-20000.511.5)t(s

7

转速闭环直流调速系统的仿真结果图6

三、转速电流双闭环直流调速系统的仿真由于晶闸管整流器不所示，转速电流双闭环直流调速系统的电气原理如图7 能通过反向电流，因此不能产生反向制

7 转速电流双闭环直流调速系统的电气原理图图）进行，也8a双闭环直流调速系统的仿真可以依据系统的动态结构图（图模块来组建。两种仿真的不同在于主电路，Power System可以用SIMULINK的Power System前者晶闸管和电动机用传递函数来表示，后者晶闸管和电动机使用模块，而控制部分则是相同的。下面对这两种方法分别进行介绍。基于动态结构图的双闭环直流调速系统仿真1.

的不同之处8a所示，双闭环直流调速系统的实际动态结构图如图8b它与图8

在于增加了滤波环节，包括电流滤波、转速滤波和两个给定信号的滤波环节。这是因为电流检测信号中常含有交流分量，为了不使它影响到调节器的输入，需加低通滤波。这样的滤波环节的传递函数可用一阶惯性环节来表示，其滤波时间常数可按需要选定，以滤平电流检测信号为准。然而，在抑制交流分量的同时，

T oi滤波环节也延迟了反馈信号的作用，为了平衡这个延迟作用，在给定信号通道上加入一个同等时间常数的惯性环节，称作给定滤波环节。其意义是，让给定信号和反馈信号经过相同的延时，使二者在时间上得到恰当的配合，从而带来设计上的方便。同样，由测速发电机得到的转速反馈电压信号含有换向纹波，因此也需要滤波，滤波时间常数用表示。根据和电流环一样的道理，在转速给定通道

a)