电力拖动控制系统实验指导书电气2011
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4．仿真实现。
五、实验报告
输出波形并讨论PWM调节器参数对系统的影响
名称
路径
参数设置
AC Voltage Source
Simpowersystem/electrical/
Ground(output)
Simpowersystem/connectors
Thyristor
Simpowersystem/Power electronics
Simpowersystem/ Measurements
T Connector
Simpowersystem/connectors
Scope
Simulink/sinks
Mux
Simulink/Signal Routing
Demux
Simulink/Signal Routing
Pulse Generator
提取元器件路径
同步6脉冲发生器（Synchronized6-Pulse Generator）
SimPowerSystems/Extra Library/Control Block/Synchronized6-Pulse Generato
多功能桥式电路模型（Universal Bridge）
SimPowerSystems/Power Electronics/UniversalBridge
1.Idl=0和Idl=136A时电流和转速的输出波形
2.讨论PI调节器参数对系统的影响.
名称
路径
参数设置
AC Voltage Source
Simpowersystem/electrical/
Ground(output)
Simpowersystem/connectors
Thyristor
Simpowersystem/Power electronics
Transfer Fcn
Simulink/continuous/
gain
Simulink/math operations
sum
Simulink/math operations
+-
实验
一、实验目的
1.掌握双闭环直流调速系统的原理及组成；
2.掌握双闭环直流调速系统的仿真。
二、实验原理
三、实验内容
基本数据如下：
Demux
Simulink/Signal Routing
Pulse Generator
Simulink/ Sources
内容2
一、实验目的
1.熟悉MATLAB中的sinulink仿真的Powersystem库的元器件；
2.掌握直流电动机的模型；
3.掌握开环直流调速系统的原理及仿真。
4.掌握基本电力电子器件的应用
《电力拖动控制系统》
实验指导书
实验一
内容1
一、实验目的
1.熟悉MATLAB中的sinulink仿真的Powersystem库的元器件；
2.掌握仿真的步骤；
3.掌握单相半波可控整流电路的仿真。
二、实验原理
三、实验内容
1.了解电力电子库中常用器件
电阻，电感，电源，变压器，二极管，晶闸管，电流测量，电压测量，scope，display，无线测量，脉冲发生器。
Simulink/ Sources
step
Simulink/sources
‘0’‘0’‘10’‘0’
Integrator
Simulink/continuous/
‘0’‘10’‘-10’
Transfer Fcn
Simulink/ continuous/
gain
Simulink/ math operations
(6)系统动态特性观察
(7)系统静态特性观察
五、预习题
(1)在驱动脉冲形成过程中，为什么要加逻辑延时（死区），延时过长会影响那些指标？
Simpowersystem/connectors
Thyristor
Simpowersystem/Power electronics
Series RLC branch
Simpowersystem/Elenemts
C=inf L=0纯电阻
Vlotage Measurement
Simpowersystem/ Measurements
电流调节器的电流反馈量是由主回路中的电流传感器取得的。速度反馈量取自转速表输出的电压值。
本实验系统可设定不同的给定量、速度反馈量及电流反馈量，以完成开环、速度单闭环、电流单闭环及双闭环的调速实验。
由于给定量Ug恒为正，因此速度反馈量必须为负值，在需用到速度闭环时必须检测测速发电机提供的输出电压的极性，在做双闭环实验时，必须将正端连接到面板T2端，负值端连接到面板的T1端，面板上的转向选择开关改变，速度信号与T1、T2端的连线也相应改变。本实验系统原理框图如图5-12所示：
Simpowersystem/ Measurements
T Connector
Simpowersystem/connectors
Scope
Simulink/sinks
Mux
Simulink/Signal Routing
Demux
Simulink/Signal Routing
Pulse Generator
直流电机(DC Machine)
SimPowerSystems/Extra Library/Additional Machines/DC Machine
五、实验报告
1.绘制仿真电路图及输出波形图(波形要求的白底)；
2.分析开环调速系统的特性，负载变化时速度如何变化；
实验
一、实验目的
1.掌握单闭环直流调速系统的原理及组成；
Simulink/ Sources
实验五
一、实验目的
(1)了解PWM全桥直流调速系统的工作原理。
(2)分析电流环与速度环在直流调速系统中的作用。
二、实验所需挂件及附件
序号
编号
备注
1.
DJK01 电源控制屏
该挂件包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。
2.
DJK08可调电阻、电容箱
3.
DJK09 单相调压与可调负载
直流电动机：220V，136A，1460r/min.Ce=0.132Vmin/r.允许过载倍数为1.5；
晶闸管装置放大系数：Ks=40；Ts=0.0017s；
电枢回路总电阻： ；
时间常数： ；
电流反馈系数： ；
电流反馈滤波时间常数： ；
电流反馈系数： ；
转速反馈系数α=0.007vmin/r
转速反馈滤波时间常数：
图5-12 双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统原理框图
四、实验内容
(1)控制单元调试
(2)观测并记录在电机正、反转时，H桥四个桥臂开关器件的控制逻辑。
(3)观测并记录电枢回路电流Id随给定电压Ug、负载电阻Rg改变的波形。
(4)电机的正、反转机械特性n=f（Id）的测定。
(5)电机的正、反转控制特性n=f（Ug）的测定。
4.
DJK17 双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统
5.
DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转速表
或DD03-2电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表
6.
DJ13-1 直流发电机
7.
DJ15 直流并励电动机
8.
D42 三相可调电阻
9.
慢扫描示波器
自备
10.
万用表
自备
三、实验线路及原理
本实验系统的主电路采用受限单极性PWM控制方式，其中主电路由四个IGBT管构成H桥，通过控制IGBT的栅极电压，用以控制IGBT管的通断。受限单极性的控制方式是这样进行控制的：在图5-12中，电机正转时，在VT1的栅极施加脉冲，VT4的栅极施加高电平，VT2VT3的栅极为低电平；反转时，VT2栅极施加脉冲，VT3的栅极施加高电平，VT1VT4的栅极为低电平。四个快恢复二极管VD1~VD4用于续流。
设计要求：设计电流调节器，要求电流无静差，电流超调量 。转速无静差，空载起动到额定负载转速时转速超调量 。并绘制双闭环调速系统的动态结构图。
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。
4．仿真实现。
五、实验报告
三相全控桥整流：Ks=23；Ts=0.0017；
Ce=0.185,Cm=0.18; Tm=0.Baidu Nhomakorabeas;Tl=0.025s
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：仿真时间设为0——1s；计算方法为ode15或ode23tb。
4．仿真实现。
元器件清单：
元器件名称
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
Step: step time=’0’final valve=’10’
Intergrator的限幅值为正负10
Kpi=0.25,1/τ=3; Kpi=0.56,1/τ=11.43;Kpi=0.8,1/τ=15;
3．设置仿真参数：仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。
2.掌握单闭环直流调速系统的仿真。
二、实验原理
三、实验内容
基本数据如下：
直流电动机：220V，55A，1000r/min.Ce=0.192Vmin/r.允许过载倍数为1.5；
晶闸管装置放大系数：Ks=44；Ts=0.00167s；
电枢回路总电阻： ；
时间常数： ；
转速反馈系数： ；
给定电压为10V
四、实验步骤
Current Measurement
Simpowersystem/ Measurements
Multimeter
Simpowersystem/ Measurements
T Connector
Simpowersystem/connectors
Scope
Simulink/sinks
Mux
Simulink/Signal Routing
二、实验原理
1.直流电动机的数字模型及模块
SimPowersystem/machine/DC machine
2.开环直流调速系统
三、实验内容
基本数据如下：
电动机：150kW,1000r/min,700A,0.05Ω；Ld=2mH, Rd=0.08; Ce=0.185,Cm=0.18; Tm=0.8s;Tl=0.025s
sum
Simulink/ math operations
+-
讨论：计算电流环设计成典型一型系统选用PI调节器
KT
Kp
τi
ki=Kp/τi
0.25
0.5067
0.03
16.89
0.5
1.013
0.03
34.77
1
2.027
0.03
67.567
τi =TL, …………………………取KT=0.5
转速环设计成典型二型系统
2.单相半波可控整流的仿真
电阻性负载、阻感性负载及阻感性负载加续流二极管电路
要求：电源幅值220V的工频交流电，R=10Ω，L=0.01H。
=30 及 =60 时输入脉冲、输出电压电流、晶闸管电压的波形图
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：仿真时间设为0——0.06s；计算方法为ode15或ode23tb。
4．仿真实现。
五、实验报告
1.绘制仿真电路图及输出波形图(波形要求的白底)；
2.分析电阻性负载和阻感负载波形输出电压和电流的变化；
3.分析晶闸管控制角变化时对输出电压的影响；
4.分析续流管的作用。
名称
路径
参数设置
AC Voltage Source
Simpowersystem/electrical/
Ground(output)
Series RLC branch
Simpowersystem/Elenemts
C=inf L=0纯电阻
Vlotage Measurement
Simpowersystem/ Measurements
Current Measurement
Simpowersystem/ Measurements
Multimeter
Series RLC branch
Simpowersystem/Elenemts
C=inf L=0纯电阻
Vlotage Measurement
Simpowersystem/ Measurements
Current Measurement
Simpowersystem/ Measurements
Multimeter
h=5, T Kn=
取11.7，11.7/0.087
实验
一、实验目的
1.掌握PWM直流调速系统的原理及组成；
2.掌握PWM直流调速系统的仿真。
二、实验原理
三、实验内容
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。
4．仿真实现。
五、实验报告
1.绘制负载电流为零时电流及转速输出波形；
2.绘制负载电流为额定电流时电流及转速输出波形；
3.并讨论P及PI调节器参数对系统的影响。
step
Simulink/sources
‘0’‘0’‘10’‘0’
Integrator
Simulink/continuous/
‘0’‘10’‘-10’
五、实验报告
输出波形并讨论PWM调节器参数对系统的影响
名称
路径
参数设置
AC Voltage Source
Simpowersystem/electrical/
Ground(output)
Simpowersystem/connectors
Thyristor
Simpowersystem/Power electronics
Simpowersystem/ Measurements
T Connector
Simpowersystem/connectors
Scope
Simulink/sinks
Mux
Simulink/Signal Routing
Demux
Simulink/Signal Routing
Pulse Generator
提取元器件路径
同步6脉冲发生器（Synchronized6-Pulse Generator）
SimPowerSystems/Extra Library/Control Block/Synchronized6-Pulse Generato
多功能桥式电路模型（Universal Bridge）
SimPowerSystems/Power Electronics/UniversalBridge
1.Idl=0和Idl=136A时电流和转速的输出波形
2.讨论PI调节器参数对系统的影响.
名称
路径
参数设置
AC Voltage Source
Simpowersystem/electrical/
Ground(output)
Simpowersystem/connectors
Thyristor
Simpowersystem/Power electronics
Transfer Fcn
Simulink/continuous/
gain
Simulink/math operations
sum
Simulink/math operations
+-
实验
一、实验目的
1.掌握双闭环直流调速系统的原理及组成；
2.掌握双闭环直流调速系统的仿真。
二、实验原理
三、实验内容
基本数据如下：
Demux
Simulink/Signal Routing
Pulse Generator
Simulink/ Sources
内容2
一、实验目的
1.熟悉MATLAB中的sinulink仿真的Powersystem库的元器件；
2.掌握直流电动机的模型；
3.掌握开环直流调速系统的原理及仿真。
4.掌握基本电力电子器件的应用
《电力拖动控制系统》
实验指导书
实验一
内容1
一、实验目的
1.熟悉MATLAB中的sinulink仿真的Powersystem库的元器件；
2.掌握仿真的步骤；
3.掌握单相半波可控整流电路的仿真。
二、实验原理
三、实验内容
1.了解电力电子库中常用器件
电阻，电感，电源，变压器，二极管，晶闸管，电流测量，电压测量，scope，display，无线测量，脉冲发生器。
Simulink/ Sources
step
Simulink/sources
‘0’‘0’‘10’‘0’
Integrator
Simulink/continuous/
‘0’‘10’‘-10’
Transfer Fcn
Simulink/ continuous/
gain
Simulink/ math operations
(6)系统动态特性观察
(7)系统静态特性观察
五、预习题
(1)在驱动脉冲形成过程中，为什么要加逻辑延时（死区），延时过长会影响那些指标？
Simpowersystem/connectors
Thyristor
Simpowersystem/Power electronics
Series RLC branch
Simpowersystem/Elenemts
C=inf L=0纯电阻
Vlotage Measurement
Simpowersystem/ Measurements
电流调节器的电流反馈量是由主回路中的电流传感器取得的。速度反馈量取自转速表输出的电压值。
本实验系统可设定不同的给定量、速度反馈量及电流反馈量，以完成开环、速度单闭环、电流单闭环及双闭环的调速实验。
由于给定量Ug恒为正，因此速度反馈量必须为负值，在需用到速度闭环时必须检测测速发电机提供的输出电压的极性，在做双闭环实验时，必须将正端连接到面板T2端，负值端连接到面板的T1端，面板上的转向选择开关改变，速度信号与T1、T2端的连线也相应改变。本实验系统原理框图如图5-12所示：
Simpowersystem/ Measurements
T Connector
Simpowersystem/connectors
Scope
Simulink/sinks
Mux
Simulink/Signal Routing
Demux
Simulink/Signal Routing
Pulse Generator
直流电机(DC Machine)
SimPowerSystems/Extra Library/Additional Machines/DC Machine
五、实验报告
1.绘制仿真电路图及输出波形图(波形要求的白底)；
2.分析开环调速系统的特性，负载变化时速度如何变化；
实验
一、实验目的
1.掌握单闭环直流调速系统的原理及组成；
Simulink/ Sources
实验五
一、实验目的
(1)了解PWM全桥直流调速系统的工作原理。
(2)分析电流环与速度环在直流调速系统中的作用。
二、实验所需挂件及附件
序号
编号
备注
1.
DJK01 电源控制屏
该挂件包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。
2.
DJK08可调电阻、电容箱
3.
DJK09 单相调压与可调负载
直流电动机：220V，136A，1460r/min.Ce=0.132Vmin/r.允许过载倍数为1.5；
晶闸管装置放大系数：Ks=40；Ts=0.0017s；
电枢回路总电阻： ；
时间常数： ；
电流反馈系数： ；
电流反馈滤波时间常数： ；
电流反馈系数： ；
转速反馈系数α=0.007vmin/r
转速反馈滤波时间常数：
图5-12 双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统原理框图
四、实验内容
(1)控制单元调试
(2)观测并记录在电机正、反转时，H桥四个桥臂开关器件的控制逻辑。
(3)观测并记录电枢回路电流Id随给定电压Ug、负载电阻Rg改变的波形。
(4)电机的正、反转机械特性n=f（Id）的测定。
(5)电机的正、反转控制特性n=f（Ug）的测定。
4.
DJK17 双闭环H桥DC/DC变换直流调速系统
5.
DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转速表
或DD03-2电机导轨、光码盘测速系统及数显转速表
6.
DJ13-1 直流发电机
7.
DJ15 直流并励电动机
8.
D42 三相可调电阻
9.
慢扫描示波器
自备
10.
万用表
自备
三、实验线路及原理
本实验系统的主电路采用受限单极性PWM控制方式，其中主电路由四个IGBT管构成H桥，通过控制IGBT的栅极电压，用以控制IGBT管的通断。受限单极性的控制方式是这样进行控制的：在图5-12中，电机正转时，在VT1的栅极施加脉冲，VT4的栅极施加高电平，VT2VT3的栅极为低电平；反转时，VT2栅极施加脉冲，VT3的栅极施加高电平，VT1VT4的栅极为低电平。四个快恢复二极管VD1~VD4用于续流。
设计要求：设计电流调节器，要求电流无静差，电流超调量 。转速无静差，空载起动到额定负载转速时转速超调量 。并绘制双闭环调速系统的动态结构图。
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。
4．仿真实现。
五、实验报告
三相全控桥整流：Ks=23；Ts=0.0017；
Ce=0.185,Cm=0.18; Tm=0.Baidu Nhomakorabeas;Tl=0.025s
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：仿真时间设为0——1s；计算方法为ode15或ode23tb。
4．仿真实现。
元器件清单：
元器件名称
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
Step: step time=’0’final valve=’10’
Intergrator的限幅值为正负10
Kpi=0.25,1/τ=3; Kpi=0.56,1/τ=11.43;Kpi=0.8,1/τ=15;
3．设置仿真参数：仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。
2.掌握单闭环直流调速系统的仿真。
二、实验原理
三、实验内容
基本数据如下：
直流电动机：220V，55A，1000r/min.Ce=0.192Vmin/r.允许过载倍数为1.5；
晶闸管装置放大系数：Ks=44；Ts=0.00167s；
电枢回路总电阻： ；
时间常数： ；
转速反馈系数： ；
给定电压为10V
四、实验步骤
Current Measurement
Simpowersystem/ Measurements
Multimeter
Simpowersystem/ Measurements
T Connector
Simpowersystem/connectors
Scope
Simulink/sinks
Mux
Simulink/Signal Routing
二、实验原理
1.直流电动机的数字模型及模块
SimPowersystem/machine/DC machine
2.开环直流调速系统
三、实验内容
基本数据如下：
电动机：150kW,1000r/min,700A,0.05Ω；Ld=2mH, Rd=0.08; Ce=0.185,Cm=0.18; Tm=0.8s;Tl=0.025s
sum
Simulink/ math operations
+-
讨论：计算电流环设计成典型一型系统选用PI调节器
KT
Kp
τi
ki=Kp/τi
0.25
0.5067
0.03
16.89
0.5
1.013
0.03
34.77
1
2.027
0.03
67.567
τi =TL, …………………………取KT=0.5
转速环设计成典型二型系统
2.单相半波可控整流的仿真
电阻性负载、阻感性负载及阻感性负载加续流二极管电路
要求：电源幅值220V的工频交流电，R=10Ω，L=0.01H。
=30 及 =60 时输入脉冲、输出电压电流、晶闸管电压的波形图
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：仿真时间设为0——0.06s；计算方法为ode15或ode23tb。
4．仿真实现。
五、实验报告
1.绘制仿真电路图及输出波形图(波形要求的白底)；
2.分析电阻性负载和阻感负载波形输出电压和电流的变化；
3.分析晶闸管控制角变化时对输出电压的影响；
4.分析续流管的作用。
名称
路径
参数设置
AC Voltage Source
Simpowersystem/electrical/
Ground(output)
Series RLC branch
Simpowersystem/Elenemts
C=inf L=0纯电阻
Vlotage Measurement
Simpowersystem/ Measurements
Current Measurement
Simpowersystem/ Measurements
Multimeter
Series RLC branch
Simpowersystem/Elenemts
C=inf L=0纯电阻
Vlotage Measurement
Simpowersystem/ Measurements
Current Measurement
Simpowersystem/ Measurements
Multimeter
h=5, T Kn=
取11.7，11.7/0.087
实验
一、实验目的
1.掌握PWM直流调速系统的原理及组成；
2.掌握PWM直流调速系统的仿真。
二、实验原理
三、实验内容
四、实验步骤
1．根据原理和内容搭建电路模型；
2．设置各元器件的参数；
3．设置仿真参数：仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。
4．仿真实现。
五、实验报告
1.绘制负载电流为零时电流及转速输出波形；
2.绘制负载电流为额定电流时电流及转速输出波形；
3.并讨论P及PI调节器参数对系统的影响。
step
Simulink/sources
‘0’‘0’‘10’‘0’
Integrator
Simulink/continuous/
‘0’‘10’‘-10’