直流电动机的MATLAB仿真

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第一章课程设计容及要求

1. 直流电动机的机械特性仿真；

2. 直流电动机的直接起动仿真；

3. 直流电动机电枢串联电阻启动仿真；

4. 直流电动机能耗制动仿真；

5．直流电动机反接制动仿真；

6. 直流电动机改变电枢电压调速仿真；

7. 直流电动机改变励磁电流调速仿真。

要求：编写M文件，在Simulink环境画仿真模型原理图，用二维画图命令画仿真结果图或用示波器观察仿真结果，并加以分析

. 资

第二章直流电动机的电力拖动仿真绘制

1）直流电动机的机械特性仿真

clear;

U_N=220;P_N=22;I_N=115;

n_N=1500;R_a=0.18;R_f=628;

Ia_N=I_N-U_N/R_f;

C_EPhi_N=(U_N-R_a*Ia_N)/n_N;

C_TPhi_N=9.55*C_EPhi_N;

Ia=0;Ia_N;

n=U_N/C_EPhi_N-R_a/(C_EPhi_N)*Ia;

Te=C_TPhi_N*Ia;

P1=U_N*Ia+U_N*U_N/R_f;

T2_N=9550*P_N/n_N;

figure(1);

plot(Te,n,'.-');

xlabel('电磁转矩Te/N.m');

ylabel('转矩n/rpm');

ylim([0,1800]);

figure(2);

plot(Te,n,'rs');

xlabel('电磁转矩Te/N.m');

ylabel('转矩n/rpm');

hold on;

R_c=0;

for coef=1:-0.25;0.25;

U=U_N*coef;

n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;

plot(Te,n,'k-');

str=strcat('U=',num2str(U),'V');

s_y=1650*coef;

text(50,s_y,str);

end

figure(3);

n=U_N/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te,n,'rs');

xlabel('电磁转矩Te/N.m');

ylabel('转矩n/rpm');

hold on;

U=U_N;R_c=0.02;

for R_c=0:0.5:1.9;

n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;

plot(Te,n,'k-');

str=strcat('R=',num2str(R_c+R_a),'\Omega');

s_y=400*(4-R_c*1.8);

text(120,s_y,str);

end

ylim([0,1700]);

figure(4);

R_c=0;

n=U_N/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te,n,'rs');

xlabel('电磁转矩Te/N.m');

ylabel('转矩n/rpm');

hold on;

U=U_N;R_c=0.02;

for R_c=0.5:0.25:1.3;

C_EPhi=C_EPhi_N*coef;

C_TPhi=C_TPhi_N*coef;

n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;

plot(Te,n,'k-');

str=strcat('\phi=',num2str(coef),'*\phi_N');

s_y=900*(4-coef*2.2);

text(120,s_y,str);

end

a)固有机械特性b)降低电枢电压人为机械特性

c) 增加电枢电阻人为机械特性d) 改变磁通人为机械特性

2）直流电动机直接起动仿真

直流电动机直接起动时，起动电流很大，可以达到额定电流的10-20倍，由此产生很大的冲击转矩。适用Simulink对直流电动机的直接起动过程建立仿真模型，通过仿真获得直流电动机的直接起动电流和电磁转矩的变化过程。

他励直流电动机直接起动仿真模型原理图

直流电动机模块参数设置图直流电源模块参数设置图

定时模块参数设置图

开关模块参数设置图

他励直流电动机直接起动转速—电流关系仿真结果

他励直流电动机直接起动仿真结果

3）直流电动机电枢串联电阻启动仿真

建立他励直流电动机电枢串联三级电阻起动的仿真模型，仿真分析其串联电阻起动过程，获得起动过程的电枢电流.转速和电磁转矩的变化曲线。

他励直流电动机串起电阻启动仿真模型原理图

他励直流电动机串起电阻仿真

他励直流电动机串起电阻起动的转速—电流关系仿真结果

4）直流电动机能耗制动仿真

能耗制动时，电枢通过电阻Rb短接，使用Simulink建立直流电动机的能耗制动仿真模型，仿真分析获得转速。电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。

他励直流电动机能耗制动仿真模型原理图

他励直流电动机能耗制动仿真结果

5）直流电动机反接制动仿真

直流电动机的反接制动分为电压反向的反接制动和倒拉反接制动。电压