电力拖动控制系统仿真举例
《电力拖动自动控制系统》课程实践报告--双闭环直流调速系统MATLAB仿真
《电力拖动自动控制系统》课程实践报告--双闭环直流调速系统MATLAB仿真安阳师范学院物理与电气工程学院基于matelab仿真平台《电机拖动自动控制系统》课程实践双闭环直流调速系统MATLAB仿真指导老师：苗风东姓名：韩衍翀班级：电气一班学号：111102022双闭环直流调速系统MATLAB仿真摘要转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。
具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。
常用的电机调速系统有转速闭环控制系统和电流闭环控制系统，二者都可以在一定程度上克服开环系统造成的电动机静差率，但是不够理想。
实际设计中常采用转速、电流双闭环控制系统，一般使电流环(ACR)作为控制系统的内环，转速环(ASR)作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。
关键词：直流双闭环调速系统电流调节器转速调节器主电路原理图及其说明主电路采用转速、电流双闭环调速系统，使电流环(ACR)作为控制系统的内环，转速环(ASR)作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。
二者串级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。
从而改变电机的转速。
通过电流和转速反馈电路来实现电动机无静差的运行。
仿真结构图双闭环调速系统结构框图仿真步骤根据实验指导书给定数据，在MATLAB中的simulink环境中对系统进行仿真，总结构图2，转速环ASR如图3，电流环ACR如图4所示：图 2总结构图图3转速环ASR图4电流环ACR对图3 、图4进行封装，连接主电路图，开始仿真，观察现象。
仿真结果图电机转速n仿真波直流电动机负载电流Id仿真波形转速调节器输出Ui*波形电流调节器输出电压（整流装置输入电压Uct）波形电机电枢电压Ud0波形波形分析：由转速波形和电枢电流波形可以看出，启动过程经过了电流上升、恒流升速和调速阶段。
电力拖动自动控制系统实验报告
电⼒拖动⾃动控制系统实验报告电⼒拖动⾃动控制系统实验实验⼀转速反馈控制直流调速系统的仿真⼀、实验⽬的1、了解MATLAB下SIMULINK软件的操作环境和使⽤⽅法。
2、对转速反馈控制直流调速系统进⾏仿真和参数的调整。
⼆、转速反馈控制直流调速系统仿真根据课本的操作步骤可得到如下的仿真框图：图 1 仿真框图1、运⾏仿真模型结果如下：图2 电枢电流随时间变化的规律图3 电机转速随时间变化的规律2、调节参数Kp=0.25 1/τ=3 系统转速的响应⽆超调但调节时间长3、调节参数Kp=0.8 1/τ=15 系统转速的响应的超调较⼤，但快速性较好实验⼩结通过本次实验初步了解了MATLAB下SIMULINK的基本功能，对仿真图的建⽴了解了相关模块的作⽤和参数设置。
并可将其⽅法推⼴到其他类型控制系统的仿真中。
实验⼆转速、电流反馈控制直流调速系统仿真⼀、实验⽬的及内容了解使⽤调节器的⼯程设计⽅法，是设计⽅法规范化，⼤⼤减少⼯作计算量，但⼯程设计是在⼀定近似条件下得到的，⽤MATLAB仿真可根据仿真结果对设计参数进⾏必要的修正和调整。
转速、电流反馈控制的直流调速系统是静、动态性能优良、应⽤最⼴泛的直流调速系统，对于需要快速正、反转运⾏的调速系统，缩短起动、制动过程的时间成为提⾼⽣产效率的关键。
为了使转速和电流两种负反馈分别起作⽤，可在系统⾥设置两个调节器，组成串级控制。
⼀、双闭环直流调速系统两个调节器的作⽤1)转速调节器的作⽤（1）使转速n跟随给定电压*mU变化，当偏差电压为零时，实现稳态⽆静差。
（2）对负载变化起抗扰作⽤。
（3）其输出限幅值决定允许的最⼤电流。
2)电流调节器的作⽤（1）在转速调节过程中，使电流跟随其给定电压*iU变化。
（2）对电⽹电压波动起及时抗扰作⽤。
（3）起动时保证获得允许的最⼤电流，使系统获得最⼤加速度起动。
（4）当电机过载甚⾄于堵转时，限制电枢电流的最⼤值，从⽽起⼤快速的安全保护作⽤。
当故障消失时，系统能够⾃动恢复正常。
电力拖动仿真实验(自动保存的)
文档收集于互联网，已重新整理排版.word 版本可编辑,有帮助欢迎下载支持.1文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑. 实验一 电力拖动仿真基础知识单相半波可控整流电路阻感性负载 单相半波可控整流电路阻感性负载 （︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω） （︒=60α，L =0.01μF ，R=10Ω）单相半波可控整流电路阻性负载 单相半波可控整流电路阻性负载（︒=60α，R=10Ω） （︒=30α，R=10Ω）单相半波可控整流电路阻感性负载及续流管 单相半波可控整流电路阻感性负载及续流管（︒=60α，L =0.01μF ，R=10Ω）（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω）实验三 三相整流电路的仿真1 、三相半波可控整流电路的仿真阻感性负载（︒=60α，L =0.01μF ，R=10Ω） 阻性负载（︒=30α，R=10Ω）阻性负载（︒=60α，R=10Ω） 阻感性负载（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω）2、三相全桥式可控整流电路阻性负载（︒=60α，R=10Ω） 阻性负载（︒=60α，R=10Ω）阻感性负载（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω阻感性负载（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω）实验四 单闭环直流调速系统MATLAB 仿真1、3/1,25.0==τpi K 2、 43.11/1,56.0==τpi K 3、15/1,8.0==τpi K 实验二单相桥式整流电路仿真阻感性负载 阻感性负载（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω） （︒=60α，L =0.01μF ，R=10Ω）阻性负载 阻性负载（︒=60α，R=10Ω） （︒=30α，R=10Ω）阻感性负载及续流管 阻感性负载及续流管（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω） （︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω）。
控制系统仿真第6章 电力电子及电机拖动系统的simscape仿真
该对话框分为上下两部分：上部分为仿 真参数设置对话框，下部分为powergui 提供的一系列分析工具。
“Steady-State Voltage and Currents”： 显示模型中稳态电压和电流 “Initial State Settings”：显示和修改初 始状态 “Load Flow” “Machine Initialization”： 用于执行潮流和电机初始化
在参数设置中，将其类型设置为6脉冲发生器，勾选 触发方式为“双脉冲触发”（Double pulsing）。在双 脉冲触发方式时，下一个晶闸管触发的同时给前一 个晶闸管补一个脉冲，以保证在电流断续时，整流 器上下桥臂都各有一个晶闸管同时导通。该模块输 入端有3个：alpha控制移相角的大小，单位为度； wt端输入同步信号，一般由锁相回路（PLL）产生； block端是控制端口，如果输入block的值大于零， 则输出被禁止。
启动仿真之后，双击 powergui模块，单击 其中的FFT Analysis分 析工具，即可打开FFT 分析窗口。
单相不可控整流电路 直流侧电容两端的电 压以直流成分为主， 但是含有50Hz， 100Hz，200Hz， 300Hz等主要谐波成 分。
6.2 三相桥式全控整流电路的Simscape仿真
“Use LTI Viewer”：启动控制系统工具箱 中线性时不变系统分析工具的LTI浏览器
“Impedance vs Frequency Measurement”：显示阻抗-频率测量值
“FFT Analysis”：快速傅里叶分析
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告实验一单闭环转速反馈控制直流调速系统一．【实验目的】1. 加深对比例积分控制的无静差直流调速系统的理解；2. 研究反馈控制环节对系统的影响和作用 .二．【实验步骤和内容】1. 仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块参数，模块连接。
2. 仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置 .转速负反馈闭环调速系统 :直流电动机：额定电压U N=220V，额定电流I dN =55A，额定转速n N=1000r/min电动机电动势系数C e=0.192V.min/r, 假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数K s=44，滞后时间常数T s =0.00167s，电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数T1 =0.00167s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s，转速反馈系数α=0.01V.min/r对应额定转速时的给定电压U n∗ =10V 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图如图 5-1 所示。
图 5-1 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图图 5-2 开环比例控制直流调速系统仿真模型图图 5-3 开环空载启动转速曲线图图 5-4 开环空载启动电流曲线图图 5-5 闭环比例控制直流调速系统仿真模型图在比例控制直流调速系统中，分别设置闭环系统开环放大系数 k=0.56 , 2.5, 30 ，观察转速曲线图，随着 K 值的增加，稳态速降减小，但当 K 值大于临界值时，系统将发生震荡并失去稳定，所以 K 值的设定要小于临界值。
当电机空载启动稳定运行后，加负载时转速下降到另一状态下运行，电流上升也随之上升。
图 5-6 k=0.56 转速曲线图图 5-7 k=0.56 电流曲线图图 5-8 k= 2.5 转速曲线图图 5-9 k= 30 转速曲线图图 5-10 闭环比例积分控制直流调速系统仿真模型图图 5-11 PI 控制转速 n 曲线图图 5-12 PI 控制电流曲线图在闭环比例积分（ PI ）控制下，可以实现对系统无静差调节，即, 提高了系统的稳定性。
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告模板
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实
验报告
电力拖动自动控制系统
---Matlab仿真实验报告
实验一二极管单相整流电路一．【实验目的】
1．经过对二极管单相整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；
2．经过实验进一步加深理解二极管单向导通的特性。
图1-1 二极管单相整流电路仿真模型图
二．【实验步骤和内容】
1.仿真模型的建立
①打开模型编辑窗口；
②复制相关模块；
③修改模块参数；
④模块连接；
2.仿真模型的运行
①仿真过程的启动；
②仿真参数的设置；
3.观察整流输出电压、电流波形并作比较，如图1-2、1-3、1-4所示。
三．【实验总结】
由于负载为纯阻性，故输出电压与电流同相位，即波形相同，但幅值不等，如图1-4所示。
图1-2 整流电压输出波形图图1-3 整流电流输出波形图
图1-4 整形电压、电流输出波形图
实验二三相桥式半控整流电路
一．【实验目的】
1．经过对三相桥式半控整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；
2．研究三相桥式半控整流电路整流的工作原理和全过程。
二．【实验步骤和内容】
1.仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块
参数，模块连接。
2.仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置。
相应的参数设置：
（1）交流电压源参数U=100 V，f=25 Hz，三相电源相位依次延迟120°。
《电力拖动与控制系统》课程设计-异步电机矢量控制Matlab仿真实验
异步电机矢量控制Matlab仿真实验1 异步电机动态模型推导1.1 异步电机动态数学模型的性质电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积得到感应电动势。
无论是直流电动机，还是交流电动机均如此。
交、直流电动机结构和工作原理的不同，至使表达式差异很大。
异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
(1)变压变频调速时需要进行电压（或电流）和频率的协调控制，有电压（或电流）和频率两种独立的输入变量。
在输出变量中，除转速外，磁通也是一个输出变量。
因此异步电机是一个多变量（多输入多输出）系统。
(2)异步电动机无法单独对磁通进行控制，电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通产生感应电动势，在数学模型中含有两个变量的乘积项。
因此即使不考虑磁路不饱和等因素，数学模型也是非线性的。
(3)三相异步电动机三相绕组存在交叉耦合，每个绕组都有各自的电磁惯性，再考虑运动系统的机电惯性，转速与转角的积分关系等，动态模型是一个高阶系统。
1.2 异步电动机的三相数学模型1.2.1 异步电机三相数学模型的前提假设在研究异步电机数学模型时，作如下的假设(1)忽略空间谐波，三相绕组对称，产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布。
(2)忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的。
(3)忽略铁心损耗。
(4)不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。
无论异步电动机转子是绕线型还是笼型的，都可以等效成三相绕线转子，并折算到定子侧，折算后的定子和转子绕组匝数相等。
异步电动机三相绕组可以是Y连接，也可以是Δ连接。
若三相绕组为Δ连接，可先用Δ—Y变换，等效为Y 连接。
然后，按Y连接进行分析和设计。
三相异步电机的物理模型如下图1所示，定子三相绕组轴线A、B、C在空间是固定的，转子绕组轴线a、b、c随转子以角转速w旋转。
图1 三相异步电动机的物理模型1.2.2 异步电机的三相动态模型的数学表达式异步电动机的动态模型由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程组成。
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告
电力拖动自动控制系统---Matlab仿真实验报告实验一二极管单相整流电路一．【实验目的】1．通过对二极管单相整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；2．通过实验进一步加深理解二极管单向导通的特性。
图1-1二极管单相整流电路仿真模型图二．【实验步骤和内容】1.仿真模型的建立1打开模型编辑窗口；2复制相关模块；3修改模块参数；4模块连接；2.仿真模型的运行1仿真过程的启动；2仿真参数的设置；3.观察整流输出电压、电流波形并作比较，如图1-2、1-3、1-4所示。
三．【实验总结】由于负载为纯阻性，故输出电压与电流同相位，即波形相同，但幅值不等，如图1-4所示。
图1-2整流电压输出波形图图1-3整流电流输出波形图图1-4整形电压、电流输出波形图实验二三相桥式半控整流电路一．【实验目的】1．通过对三相桥式半控整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；2．研究三相桥式半控整流电路整流的工作原理和全过程。
二．【实验步骤和内容】1.仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块参数，模块连接。
2.仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置。
相应的参数设置：（1）交流电压源参数U=100V，f=25Hz，三相电源相位依次延迟120°。
（2）晶闸管参数Rn=0.001Ω，Lon=0.0001H，Vf=0V，Rs=50Ω，Cs=250e-6F。
（3）负载参数R=10Ω，L=0H，C=inf。
（4）脉冲发生器的振幅为5V，周期为0.04s（即频率为25Hz），脉冲宽度为2。
图2-1三相桥式半控整流电路仿真模型图当α=0°时，设为0.0033s，0.0166s，0.0299s。
图2-2α=0°整流输出电压等波形图当α=60°时，触发信号初相位依次设为0.01s，0.0233s，0.0366s。
图2-3α=60°整流输出电压等波形图三.【实验总结】三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路、双反星形可控整流电路以及十二脉波可控整流电路等，均可在三相半波的基础上进行分析。
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告
电力拖动自动控制系统---Matlab仿真实验报告实验一二极管单相整流电路一.【实验目的】1.通过对二极管单相整流电路的仿真,掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识;2.通过实验进一步加深理解二极管单向导通的特性。
图1-1 二极管单相整流电路仿真模型图二．【实验步骤与内容】1.仿真模型的建立①打开模型编辑窗口;②复制相关模块;③修改模块参数;④模块连接;2.仿真模型的运行①仿真过程的启动;②仿真参数的设置;3.观察整流输出电压、电流波形并作比较,如图1-2、1-3、1-4所示。
三．【实验总结】由于负载为纯阻性,故输出电压与电流同相位,即波形相同,但幅值不等,如图1-4所示。
图1-2 整流电压输出波形图图1-3 整流电流输出波形图图1-4 整形电压、电流输出波形图实验二三相桥式半控整流电路一.【实验目的】1.通过对三相桥式半控整流电路的仿真,掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识;2.研究三相桥式半控整流电路整流的工作原理与全过程。
二．【实验步骤与内容】1.仿真模型的建立:打开模型编辑窗口,复制相关模块,修改模块参数,模块连接。
2.仿真模型的运行;仿真过程的启动,仿真参数的设置。
相应的参数设置:(1)交流电压源参数U=100 V,f=25 Hz,三相电源相位依次延迟120°。
(2)晶闸管参数Rn=0、001 Ω,Lon=0、000 1 H,Vf=0 V,Rs=50 Ω,Cs=250e-6 F。
(3)负载参数R=10 Ω,L=0 H,C=inf。
(4)脉冲发生器的振幅为5 V, 周期为0、04 s ( 即频率为25 Hz), 脉冲宽度为2。
图2-1 三相桥式半控整流电路仿真模型图当α=0°时, 设为0、003 3s,0、016 6s,0、029 9 s。
图2-2 α=0°整流输出电压等波形图当α=60°时,触发信号初相位依次设为0、01s,0、0233s,0、0366s。
电力拖动仿真实验(自动保存的)
文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.1 实验一 电力拖动仿真基础知识单相半波可控整流电路阻感性负载 单相半波可控整流电路阻感性负载 （︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω） （︒=60α，L =0.01μF ，R=10Ω）单相半波可控整流电路阻性负载 单相半波可控整流电路阻性负载（︒=60α，R=10Ω） （︒=30α，R=10Ω）单相半波可控整流电路阻感性负载及续流管 单相半波可控整流电路阻感性负载及续流管（︒=60α，L =0.01μF ，R=10Ω）（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω）实验三 三相整流电路的仿真1 、三相半波可控整流电路的仿真阻感性负载（︒=60α，L =0.01μF ，R=10Ω） 阻性负载（︒=30α，R=10Ω）阻性负载（︒=60α，R=10Ω） 阻感性负载（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω）2、三相全桥式可控整流电路阻性负载（︒=60α，R=10Ω） 阻性负载（︒=60α，R=10Ω）阻感性负载（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω阻感性负载（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω）实验四 单闭环直流调速系统MATLAB 仿真1、3/1,25.0==τpi K 2、 43.11/1,56.0==τpi K 3、15/1,8.0==τpi K 实验二单相桥式整流电路仿真阻感性负载 阻感性负载（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω） （︒=60α，L =0.01μF ，R=10Ω）阻性负载 阻性负载（︒=60α，R=10Ω） （︒=30α，R=10Ω）阻感性负载及续流管 阻感性负载及续流管（︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω） （︒=30α，L =0.01μF ，R=10Ω）。
《电力拖动与控制系统》课程设计-异步电机矢量控制Matlab仿真实验
异步电机矢量控制Matlab仿真实验1 异步电机动态模型推导1.1 异步电机动态数学模型的性质电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积得到感应电动势。
无论是直流电动机，还是交流电动机均如此。
交、直流电动机结构和工作原理的不同，至使表达式差异很大。
异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
(1)变压变频调速时需要进行电压（或电流）和频率的协调控制，有电压（或电流）和频率两种独立的输入变量。
在输出变量中，除转速外，磁通也是一个输出变量。
因此异步电机是一个多变量（多输入多输出）系统。
(2)异步电动机无法单独对磁通进行控制，电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通产生感应电动势，在数学模型中含有两个变量的乘积项。
因此即使不考虑磁路不饱和等因素，数学模型也是非线性的。
(3)三相异步电动机三相绕组存在交叉耦合，每个绕组都有各自的电磁惯性，再考虑运动系统的机电惯性，转速与转角的积分关系等，动态模型是一个高阶系统。
1.2 异步电动机的三相数学模型1.2.1 异步电机三相数学模型的前提假设在研究异步电机数学模型时，作如下的假设(1)忽略空间谐波，三相绕组对称，产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布。
(2)忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的。
(3)忽略铁心损耗。
(4)不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。
无论异步电动机转子是绕线型还是笼型的，都可以等效成三相绕线转子，并折算到定子侧，折算后的定子和转子绕组匝数相等。
异步电动机三相绕组可以是Y连接，也可以是Δ连接。
若三相绕组为Δ连接，可先用Δ—Y变换，等效为Y 连接。
然后，按Y连接进行分析和设计。
三相异步电机的物理模型如下图1所示，定子三相绕组轴线A、B、C在空间是固定的，转子绕组轴线a、b、c随转子以角转速w旋转。
图1 三相异步电动机的物理模型1.2.2 异步电机的三相动态模型的数学表达式异步电动机的动态模型由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程组成。
电力拖动与自动控制系统仿真【武大电气】
电力拖动与自动控制系统仿真实验报告实验一 转速反馈控制直流调速系统仿真一、实验参数直流电动机：额定电压220N U V =，额定电流55dN I A =，额定转速1000/min N n r =，电动机电动势系数0.192min/e C V r =。
假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数44s K =，滞后时间常数0.00167s T s =。
电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数0.00167l T s =，电力拖动系统机电时间常数0.075m T s =。
转速反馈系数0.01min/V r α= 。
对应额定转速时的给定电压10n U V *=。
二、实验框图图1 比例积分控制的直流调速系统仿真框图三、仿真实验运行1、采用比例积分控制的直流调速系统时，仿真模型如下：图2 比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型（1）若只采用比例调节器（取消积分环节），仿真结果如下：①kp=0.25时，直流电动机电流和转速随时间变化的波形如下：图3 kp=0.25时电动机转速波形图4 kp=0.25时，电枢电流波形②kp=0.56时，电动机转速和电流波形如下：图5 kp=0.56时，电动机转速波形 图6 kp=0.56时，电枢电流波形③kp=0.8时，电动机转速和电流的波形如下：图7 kp=0.8时，电动机转速波形 图8 kp=0.8时，电枢电流波形（2）采用比例积分控制的直流调速系统，电枢电流和电动机转速波形如下： ①kp=0.25、1/τ=3时，电动机转速和电枢电流如下：图9 电动机转速波形 图10 电枢电流波形②kp=0.56、1/τ=11.43时，电动机转速和电枢电流如下：图11 电动机转速波形图12 电枢电流波形③kp=0.8、1/τ=15时，电动机转速和电枢电流如下：图13 电动机转速波形图14 电枢电流波形2、具有电流截止负反馈直流电动机调速系统模型如下：图15 带电流截止负反馈直流电动机调速系统的仿真模型根据电流截止负反馈对电流的要求：截至电流/dcr com s I U R =，且(1.~1.2)d c r NI I ≥；堵转电流n com dbl sU U I R *+≈，且(1.5~2.0)dbl N I I =。
电力拖动Matlab仿真实验指导书.docx
实验一转速反馈控制（单闭环）直流调速系统仿真一．实验目的1．研究直流电动机调速系统在转速反馈控制下的工作。
2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统响应特性的影响。
3.观察转速反馈直流调速系统在给定阶跃输入下的转速响应。
二、实验设备1．计算机；2．模拟实验装置系统；3．A/D & D/A 接口卡、扁平电缆（如下图所示）。
总线槽扁平电缆计算机A/D & D/A接口卡模拟实验装置系统三、实验原理直流电动机：额定电压UN220V ，额定电流IdN,55 A额定转速 n N1000r/ min，电动机电势系数 C e 0.192V min/ r 晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数 K s =44，滞后时间常数 T s=0.00167s 。
电枢回路总电阻 R=1.0 Ω，电枢回路电磁时间常数 T1=0.00167s ，电力拖动系统机电时间常数 T m =0.075s 。
转速反馈系数α=0.01 V ·min/r。
对应额定转速时的给定电压 U n*10V图 1比例积分控制的直流调速系统的仿真框图四、实验内容1.仿真模型的建立进入 MATLAB，单击 MATLAB命令窗口工具栏中的SIMULINK图标，图2 SIMULINK 模块浏览器窗口(1)打开模型编辑窗口：通过单击 SIMULINK 工具栏中新模型的图标或选择 File →New→ Model 菜单项实现。
(2)复制相关模块：双击所需子模块库图标，则可打开它，以鼠标左键选中所需的子模块，拖入模型编辑窗口。
在本例中拖入模型编辑窗口的为：Source 组中的 Step 模块； Math Operations 组中的Sum模块和 Gain 模块； Continuous 组中的 Transfer Fcn模块和Integrator模块；Sinks 组中的Scope 模块；图 3模型编辑窗口(3)修改模块参数：双击模块图案，则出现关于该图案的对话框，通过修改对话框内容来设定模块的参数。
电力拖动控制系统仿真实验指导
电力拖动控制系统仿真实验指导————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电力拖动控制系统仿真实验指导实验五开环直流调速系统的仿真 (1)实验六单闭环直流调速系统的仿真 (2)实验七双闭环直流调速系统的仿真 (4)实验八交流调速系统的仿真 (5)实验五开环直流调速系统的仿真一、实验目的1、熟悉直流调速系统建模方法；2、掌握直流调速系统各种参数整定；3、熟练应用电力系统模型进行直流调速系统的仿真。
二、实验内容已知一直流电动机由三相交流对称工频电源晶闸管整流供电，交流电压幅值为220V，直流电动机励磁电源为100V，直流电动机电枢绕组电阻为0.6Ω，电感12mH，励磁绕组240Ω，电感120mH，电枢绕组与励磁绕组互感为1.8H，平波电抗器为5mH，额定负载转矩为50N·m。
以该直流电动机为对象进行下述仿真：三、实验要求建立开环调速系统模型并进行仿真，绘制直流电动机转速、电枢电流曲线。
四、参考模型及参数算法：ode23tb或者ode15s仿真时间：2s实验六单闭环直流调速系统的仿真一、实验目的1、熟悉直流调速系统建模方法；2、掌握直流调速系统各种参数整定；3、熟练应用电力系统模型进行直流调速系统的仿真。
二、实验内容已知一直流电动机由三相交流对称工频电源晶闸管整流供电，交流电压幅值为220V，直流电动机励磁电源为100V，直流电动机电枢绕组电阻为0.6Ω，电感12mH，励磁绕组240Ω，电感120mH，电枢绕组与励磁绕组互感为1.8H，平波电抗器为5mH，额定负载转矩为50N·m。
以该直流电动机为对象进行下述仿真：三、实验要求1、无静差转速负反馈直流调速系统仿真建立无静差转速负反馈直流调速系统模型并进行仿真，绘制直流电动机转速、电枢电流曲线。
2、电压负反馈直流调速系统仿真建立电压负反馈直流调速系统模型并进行仿真，绘制直流电动机转速、电枢电流曲线。
电力拖动仿真第七章仿真实例
返回
结束
结束
25
4.程序仿真结果及其波形分析
启动时电枢电流冲击很大， 最后达到与负载稳定平衡。
转速经过调整后稳定在 给定的750r/min上
第7章 MATLAB拖动仿真实例
返回
结束
26
突加负载时，电枢电流也 跟着增加，最后稳定
突加负载时，转速跟着减 少，调整后稳定在原来的 值，实现了抗干扰能力。
Y
d=0
d<0 ?
N N D作为下一个开关 循环的占空比值 A 返回
结束
调用龙格-库塔算法 连续记录四次电压值， 第7章 MATLAB拖动仿真实例 取平均值存入数组 X
结束
10
函数子程序框图：
开始 用FUNCTION语句定义 函数子程序
定义相关的全局变量
写出待调用的状态方程组
结束
第7章 MATLAB拖动仿真实例 返回 结束
18
2. 系统的数学模型及参数测定
直流电机数学模型的建立 直流电机的等效原理图如下： 其中Ra为电枢回路电阻， L为电枢回路电感， E为（额定励磁状态时）反电动势。
+ U
Ia Ra E L
+
M
返回 结束
20
第7章 MATLAB拖动仿真实例
列出微分方程如下： dI a U a Ra I a L E dt
有上述SSA模型得：
u0 d i L L ui i u0 u0 C RC
u
0
d ui
① 当d=1时，A=A1，B=B1，此时为开关开通的状态模型； ② 当0<d<1时，此时模型为开通和关断两种状态的平均； ③ 当d=0时，A=A2，B=B2，此时为开关关断的状态模型。 2.编制仿真程序
电力拖动自动控制系统-运动控制系统题目-对异步电动机进行矢量控制的仿真研究
题目
对异步电动机进行矢量控制的仿真研究。
电机参数如下： 1.115s R =Ω， 1.083r R =Ω，
0.005974sl L H =，0.005974lr L H =，0.2037m L H =，20.02Kg.m J =，2p n =，380N U V =，50N f Hz =，额定频率50Hz ，额定转速1460转/分，逆变器采用SVPWM 控制，开关频率为5KHz 。
仿真条件如下：转速给定信号为阶跃给定，0.1s 时转速给定为120rad/s ，0.7s 时转速降为80rad/s ；电机空载起动，0.3s 加载5N.m ，0.5s 减载为2N.m 。
仿真时间为1s ，仿真步长0.02ms ，
（1） 利用电机、SVPWM 、ASR 、转子磁链计算等基本模块搭建异步电动机矢量控制
的仿真平台。
（2） 给出定子三相电流、转子三相电流、转速、电磁转矩仿真波形。
（3） 给出定子AB 线间电压波形和经过低通滤波后的电压波形，并进行对比分析。
，
低通滤波器的截止频率1KHz 。
（4） 给出电机负载，转速，定子q 轴电流给定，定子q 轴电流、电磁转矩仿真波形，
仿照直流电动机的启动过程分析异步电动机起动、加载过程中q 轴电流、电磁转矩、转速的变化规律。
说明q 轴电流对电磁转矩的控制规律。
说明起动过程中电机是否会过流，修改哪个量可以改变电机最大起动转矩。
（5） 给出电机转子磁链，转子磁链幅值和角度及定子电流d 轴分量仿真波形，说明矢
量控制中转子磁链与d 轴电流的关系，说明转子磁链的控制规律。
（6） 给出加载后电机转矩、转速q 轴电流 、d 轴电流波形，分析变化规律。
电力拖动自动控制系统仿真作业
转速。
电流反馈控制直流调速系统的仿真1.电流环仿真设计
1）根据工程设计的方法将电流环校成典型Ⅰ系统，典型Ⅰ系统的跟随性较好，超调量较小。
T=Toi=Ts=0.037s 。
K I=1/ T=135.1；
T=0.03s ；
Ki=1.013T=0.03
根据上述的设计参数，电流环可以达到的动态跟随性能指标为σ=4.3%<5%，符合设计要求动态框架图：
（1）以KT=0.5.T=0.03电流波形
（2）利用仿真模型观察PI参数对跟随性能指标的影响趋势以KT=0.25的关系式按典型I型系统的设计方法得到了PI调节器的传递函数为
0.5067+16.89/s，得到电流环的阶跃响应仿真结果,无超调，但上升时间长。
电流环输出波形
（3）调整以K=1.0的关系式得到PI调节器的传递函数为
2.027+67.567/s，得到电流环阶跃响应仿真图，超调大，但上升时间
短。
总结：从以上各电流环的图形得出KT越大时上升时间越快，但同时超调量也比较大，当KT=0.5时，各项动态参数较合理。
2速度环的系统仿真
速度环的仿真模型
1）转速环空载高速启动波形图取KT=0.5，h=5
2)转速环满载高速启动波形图，启动时间延长，退饱和和超调量减少
3）转速环的抗扰波形图，空载稳定运行时突然加额定负载的转速与电流的响应曲线。
6电力拖动控制系统仿真举例
误差及 两个 开关信号
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数一）
输出电流 及电压波形
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数二）
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数二）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数二）
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例一
Ac motor 模块的搭建
异步电动机的仿真
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例一
参数设置：以Gain13为例： 参数设置为Lm/Lr/Tr, 其中的Lm、Lr、Tr 在MATLAB命令窗口 输入。 》 Rs=1.85; 》 Rr=2.658; 》 Ls=0.2941; 》 Lr=0.2898; 》 Lm=0.2838; 》 J=0.1284; 》 np=2; 》 Tr=Lr/Rr; 》 Rt=(Rs*Lr+Rr*Ls)/Lr; 》 lm=0.2838; 》Cgm=1-Lm*Lm/Ls/Lr;
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数二）
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数二）
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数二）
MATLAB仿真
例四 三相电压型SPWM逆变电路
转速电流双闭环直流调速系统原理图：
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例二 转速电流双闭环直流调速系统仿真（两种方法对比）
方法一基于动态结构图的方法
转速电流双闭环直流调速系统动态结构图：
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例二 转速电流双闭环直流调速系统仿真（两种方法对比）
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电机拖动控制系统MATLAB仿真
例二 转Байду номын сангаас电流双闭环直流调速系统仿真（两种方法对比）
方法一基于动态结构图的方法
转速电流双闭环直流调速系统动态结构图：
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例二 转速电流双闭环直流调速系统仿真（两种方法对比）
转速电流双闭环直流调速系统仿真模型
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例一 异步电动机的仿真
异步电动机的仿真
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例一 异步电动机的仿真
仿真系统搭建
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例一 异步电动机的仿真
仿真系统中 3/2变换模块 （子系统） 的搭建
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例一
2/3变换模块
异步电动机的仿真
异步电动机的仿真
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例一 异步电动机的仿真
仿真参数设置
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例一
Step的设置
异步电动机的仿真
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例一 异步电动机的仿真
仿真结果
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例二 转速电流双闭环直流调速系统仿真（两种方法对比）
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例二 转速电流双闭环直流调速系统仿真（两种方法对比） 方法二：simpowersys模块实现
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数一）
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数一）
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数一）
MATLAB仿真
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例一
Ac motor 模块的搭建
异步电动机的仿真
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例一
参数设置：以Gain13为例： 参数设置为Lm/Lr/Tr, 其中的Lm、Lr、Tr 在MATLAB命令窗口 输入。 》 Rs=1.85; 》 Rr=2.658; 》 Ls=0.2941; 》 Lr=0.2898; 》 Lm=0.2838; 》 J=0.1284; 》 np=2; 》 Tr=Lr/Rr; 》 Rt=(Rs*Lr+Rr*Ls)/Lr; 》 lm=0.2838; 》Cgm=1-Lm*Lm/Ls/Lr;
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数二）
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数二）
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数二）
MATLAB仿真
例四 三相电压型SPWM逆变电路
例三 单相电流滞环逆变电路（参数一）
误差及 两个 开关信号
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数一）
输出电流 及电压波形
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数二）
电机拖动控制系统MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数二）
MATLAB仿真
例三 单相电流滞环逆变电路（参数二）