实验一 直流电机调速系统的数学模型_2014

实验一 直流电机调速系统的数学模型
一、实验目的
1．通过实验掌握直流伺服电机的数字模型的建立方法。

2．通过实验掌握PWM 变换器（可控电源）的数字模型的建立方法。

二、实验内容
1电机参数的测量
1） 电势常数k E Φ的测定 用另一台电动机牵引被测电机运在额定转速，测出电机的电势Ea ，则
电势常数：C E =k E Φ=
N
a
n E 。

（1） 2）电机转矩常数C m Φ 转矩常数可由C E 求出：E
m C C π
30=。

（2）
3）飞轮矩GD 2的测定 已知电机的运动方程为：
dt
dn
GD T T l e 3752=- （3）
电机接可调稳压电源，测速发电机接数字示波器的Y 轴输入，调节稳压电源电压使电机运行在额定转速附近，测量此时的空载电流I O 。

断开电源使电机自由行使，测出电机的下降时间t ∆(若为指数下降曲线，则按其初始斜率求下降时间t ∆)，则电机的飞轮矩可由下式求出：
GD 2 =
t
n I C o
m ∆∆Φ375 （4）
4）电枢电阻的测定 电机电枢接可调稳压电源，卡住电机轴不让转动，调节稳压电源使电机电流为一定值，测出一组V 1，I 1 。

电机轴转动一定位置，重复测量得另一组数据，V 2，I 2 。

测出4、5组数据。

则当电流为某一值时的电枢电阻a R ：
a R =
n
Rn
R R ++21 （5）
5）电源内阻的测定 在H 桥输出端接电压表，电流表和直流伺服电机（带
上负载（一台发电机）），调节控制电压U C 使PWM 电路输出为额定电压的2
1
，此
电压为V 1；调节发电机的负载电阻使电动机电流为额定电流I N ，此电流为I 1；保持控制电压不变，调节发电机的负载电阻，使电动机的电流约为额定电流的0.8
倍，测出电动机的电流为I 2，测出PWM 变换器的电压为V 2，则按下式可算出电源的等效内阻：
R pwm =
2
11
2I I V V -- （6） 6）电枢电感的测定 自耦变压器输出与电机联接在如图所示。

交流电流应大于额定值，测得电压，电流分别为U 和I ，则电枢电感a L 为：
a L =
f
R I U a π22
2
-⎪⎭
⎫
⎝⎛ （7）
7）电磁时间常数l T 的确定 电磁时间常数l T 的表达式为： l T =R
L
（8） R ：为回路的总电阻
8）机电时间常数m T 的确定 机电时间常数m T 的表达式为：
m T =2
2375Φm e C C R
GD （9） 3 开环静差率测量 PWM 变换器输出端按上电机，改变控制电压U c ,使电机在额定转速下运行，保持U c 不变，电机带额定负载时，测出电机转速，由下式计算开环静差率。

S op =
n n N
∆ （10） 4 PWM 变换器环节的传递函数
1）以Uc 为横轴，U d 为纵坐标，描出各点。

并将各点用直线相连，求出该直
线的斜率k PWM =
C
d
U
U
∆∆，即为PWM 环节的比例系数。

用频率计或示波器测出
PWM 的频率f ，求出周期T 。

则PWM 环节的传递函数可用图2表示：
U C
U d0
12
+S T
k PWM
图2 PWM变换器环节的传递函数
2）根据测出的控制系统传递函数，画出速度控制系统开环传递函数结构图。

5实验感想
通过实验我们学会了哪些？。