交直流调速系统试验报告DOC
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（2）掌握利用simulink编程进行仿真的方法。
2、实验原理（简述）：
直流开环调速系统的电气原理如图1所示。直流电动机电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L供电，并通过改变触发器移相控制信号Uc调节晶闸管的控制角，从而改变整流器的输出电压实现直流电动机的调速。该系统的仿真模型如图2所示。
在仿真中为了简化模型，省略了整流变压器和同步变压器，整流器和触发同步使用同一交流电源，直流电动机励磁由直流电源直接供电。
1、实验数据表格：
(1)设置模块参数
供电电源电压
电动机参数
励磁电阻：
励磁电感在恒定磁场控制是可取“0”。
电枢电阻：
电枢电感由下式估算：
电枢绕组和励磁绕组互感：
因为
所以
电动机转动惯量
额定负载转矩
模型参考数见表1—1
图1-2直流电动机开环调速系统模型参数
2）设置仿真参数：仿真算法ode15a，仿真时间1.5S，电动机空载启动，启动0.5s后加额定负载TL=171.4N.m
从稳态特性方程可以看到，如果适当增大放大器的放大倍数 ,电动机的转速降n将减小，电动机将有更硬的机械特性，也就是说，在负载变化时，电动机的转速变换将减小，电动机有更好的保持速度稳定的性能。如果放大倍数过大，也可能造成系统运行的不稳定。
图1直流开环调速系统电气原理
参数的理论计算值：
触发器的控制角（alpha—deg端）通过了移相控制环节（shifter），移相控制模块的输入是移相控制信号Uc（图2中Uc），输出是控制角，移相控制信号Uc由常数模块设定。移相特性如图3所示。移相特性的数学表达式为
在本模型中取 ， ，所以 。在电动机的负载转矩输入端TL接入了斜坡（Ramp）和饱和(Satutration)两个串联模块，斜坡模块用于设置负载转矩上升速度和加载的时刻，饱和模块用于限制负载转矩的
理想空载转速，与电压系数 成正比：
3、假设开环直流调速系统允许的最低转速为500r/min，根据所给电动机参数计算开环直流调速系统的静差率δ和调速范围D。
解：电动机的电动势系数：
=0.1311（v.min/r）
所以：
（r/min）
静差率 *100%=30%
调速范围：
=2.87
实验项目名称：转速闭环控制的直流调速系统仿真实验
2、实验图表：
（1）直流电动机开环调速系统仿真图如下
(2)启动仿真并观察结果:仿真的结果如图1-3所示。其中图1-3(a)是整流器输出端的电压波形（局部），图1-3（b）是经平波电抗器后电动机电枢两端电压波形，该波形较整流器其输出端的电压波形脉动减少了许多，电压平均值在225V左右，符合设计要求。图1-3（c）和图1-3(d)是电动机电枢回路电流和转速变化过程。在全电压直接起动情况下，起动电流很大，在0.25s左右起动电流下降为零（空载起动），起动过程结束，这是电动机转速上升到最高值。在起动0.5s后加额定电压负载，电动机的转速下降，电流增加。图1-3(e)是电动机的转矩变化曲线，转矩曲线与电流曲线成比例。图1-3(f)给出了工作过程中电动机的转矩—转速特性曲线。通过仿真反应了开环晶闸管—直流电动机系统的空载起动和加载时的工作情况。
4.分析实验结果，完成书面实验报告，并完成相应的思考题。
二、实验数据（记录相应的表格或图表）：
1、实验数据表格：
（1）带转速负反馈的直流调速系统的稳态特性方程为：
图2-1：带转速负反馈的有差直流调速系统组成
电动机转速降为：
式中， ； 为放大器放大倍数； 为晶闸管整流器放大倍数； 为电动机电动势常数； 为转速反馈系数；R为电枢回路总电阻。
实验时间：2015.6.14同组人：禹鹏实验报告评分：
一、预习报告（实验课前了解实验目的，预习实验原理、实验步骤）：
1、实验目的（简述）：
1.掌握转速闭环控制的直流调速系统原理；
2.掌握利用simulink编程进行仿真的方法。
2、实验原理（简述）：
1.直流电动机的调压调速原理
从直流电动机的转速方程可以看出，调节电枢供电电压Ua即可实现调速。
1-3(a)ud2
1-3(b)ud
1-3(c)speed
1-3(d)ia
1-百度文库(e)if
1-3(f)ie
1-3(f)
三、实验思考（完成相应的实验思考题，提出实验的改进方法）：
1、三相桥式整流电路中触发角α与输出直流电压平均值Ud之间的关系：
2、开环直流调速系统转速n与转矩Te之间的关系：
电动机在额定磁通下的转矩系数：
最大值。
3、实验步骤：
（1）掌握直流电动机调压调速的原理。
（2）分析三相桥式整流电路中触发角α与输出直流电压平均值之间的关系。
（3）根据开环直流调速系统电气原理图，编制Simulink实验程序，上机调试，记录结果。
（4）分析实验结果，完成书面实验报告，并完成相应的思考题。
二、实验数据（记录相应的表格或图表）：
昆 明 学 院
实验报告册
专业：电气工程及其自动化
班级：
姓名：
学号：
课程：电力传动控制系统
昆明学院自动控制与机械工程学院
实验项目名称：开环调速系统的仿真实验
实验时间：2015.6.14同组人：禹鹏实验报告评分：
一、预习报告（实验课前了解实验目的，预习实验原理、实验步骤）：
1、实验目的（简述）：
（1）掌握开环直流调速系统的原理；
（1）
根据电磁转矩公式和运动方程可知，Ia的增加将使得电磁转矩增大，从而使得转速升高，补偿了负载增加造成的转速降。
图1转速反馈闭环控制直流调速系统稳态结构图
3、实验步骤：
1.建立转速闭环控制直流调速系统的数学模型；
2.编程进行转速闭环控制直流调速系统的仿真。
3.根据转速闭环控制直流调速系统稳态结构图，编制Simulink实验程序，上机调试，记录结果。
2.晶闸管装置整流原理
三相晶闸管桥式整流电路经平波电抗器L为直流电动机电枢供电，通过改变触发器移相控制信号U可以调节晶闸管的触发角α，从而改变整流电路的输出电压平均值Ud，实现直流电动机的调速。
3.负反馈控制原理
带转速负反馈的直流调速系统稳态结构图如图1所示。系统由转速比较环节、偏差电压方大环节、电力电子变换器和测速反馈环节构成。系统在电动机负载增加时，转速下降，转速反馈Un减小，而转速的偏差△Un将增加，同时放大器输出控制电压Uc增加，Uc的增加将使得晶闸管的触发角α减小，从而增大整流装置的输出电压平均值，为电动机提供更大的电枢电压Ua，从而增大电动机的电枢电流Ia。电动机的电磁转矩为 ，运动方程为：
2、实验原理（简述）：
直流开环调速系统的电气原理如图1所示。直流电动机电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L供电，并通过改变触发器移相控制信号Uc调节晶闸管的控制角，从而改变整流器的输出电压实现直流电动机的调速。该系统的仿真模型如图2所示。
在仿真中为了简化模型，省略了整流变压器和同步变压器，整流器和触发同步使用同一交流电源，直流电动机励磁由直流电源直接供电。
1、实验数据表格：
(1)设置模块参数
供电电源电压
电动机参数
励磁电阻：
励磁电感在恒定磁场控制是可取“0”。
电枢电阻：
电枢电感由下式估算：
电枢绕组和励磁绕组互感：
因为
所以
电动机转动惯量
额定负载转矩
模型参考数见表1—1
图1-2直流电动机开环调速系统模型参数
2）设置仿真参数：仿真算法ode15a，仿真时间1.5S，电动机空载启动，启动0.5s后加额定负载TL=171.4N.m
从稳态特性方程可以看到，如果适当增大放大器的放大倍数 ,电动机的转速降n将减小，电动机将有更硬的机械特性，也就是说，在负载变化时，电动机的转速变换将减小，电动机有更好的保持速度稳定的性能。如果放大倍数过大，也可能造成系统运行的不稳定。
图1直流开环调速系统电气原理
参数的理论计算值：
触发器的控制角（alpha—deg端）通过了移相控制环节（shifter），移相控制模块的输入是移相控制信号Uc（图2中Uc），输出是控制角，移相控制信号Uc由常数模块设定。移相特性如图3所示。移相特性的数学表达式为
在本模型中取 ， ，所以 。在电动机的负载转矩输入端TL接入了斜坡（Ramp）和饱和(Satutration)两个串联模块，斜坡模块用于设置负载转矩上升速度和加载的时刻，饱和模块用于限制负载转矩的
理想空载转速，与电压系数 成正比：
3、假设开环直流调速系统允许的最低转速为500r/min，根据所给电动机参数计算开环直流调速系统的静差率δ和调速范围D。
解：电动机的电动势系数：
=0.1311（v.min/r）
所以：
（r/min）
静差率 *100%=30%
调速范围：
=2.87
实验项目名称：转速闭环控制的直流调速系统仿真实验
2、实验图表：
（1）直流电动机开环调速系统仿真图如下
(2)启动仿真并观察结果:仿真的结果如图1-3所示。其中图1-3(a)是整流器输出端的电压波形（局部），图1-3（b）是经平波电抗器后电动机电枢两端电压波形，该波形较整流器其输出端的电压波形脉动减少了许多，电压平均值在225V左右，符合设计要求。图1-3（c）和图1-3(d)是电动机电枢回路电流和转速变化过程。在全电压直接起动情况下，起动电流很大，在0.25s左右起动电流下降为零（空载起动），起动过程结束，这是电动机转速上升到最高值。在起动0.5s后加额定电压负载，电动机的转速下降，电流增加。图1-3(e)是电动机的转矩变化曲线，转矩曲线与电流曲线成比例。图1-3(f)给出了工作过程中电动机的转矩—转速特性曲线。通过仿真反应了开环晶闸管—直流电动机系统的空载起动和加载时的工作情况。
4.分析实验结果，完成书面实验报告，并完成相应的思考题。
二、实验数据（记录相应的表格或图表）：
1、实验数据表格：
（1）带转速负反馈的直流调速系统的稳态特性方程为：
图2-1：带转速负反馈的有差直流调速系统组成
电动机转速降为：
式中， ； 为放大器放大倍数； 为晶闸管整流器放大倍数； 为电动机电动势常数； 为转速反馈系数；R为电枢回路总电阻。
实验时间：2015.6.14同组人：禹鹏实验报告评分：
一、预习报告（实验课前了解实验目的，预习实验原理、实验步骤）：
1、实验目的（简述）：
1.掌握转速闭环控制的直流调速系统原理；
2.掌握利用simulink编程进行仿真的方法。
2、实验原理（简述）：
1.直流电动机的调压调速原理
从直流电动机的转速方程可以看出，调节电枢供电电压Ua即可实现调速。
1-3(a)ud2
1-3(b)ud
1-3(c)speed
1-3(d)ia
1-百度文库(e)if
1-3(f)ie
1-3(f)
三、实验思考（完成相应的实验思考题，提出实验的改进方法）：
1、三相桥式整流电路中触发角α与输出直流电压平均值Ud之间的关系：
2、开环直流调速系统转速n与转矩Te之间的关系：
电动机在额定磁通下的转矩系数：
最大值。
3、实验步骤：
（1）掌握直流电动机调压调速的原理。
（2）分析三相桥式整流电路中触发角α与输出直流电压平均值之间的关系。
（3）根据开环直流调速系统电气原理图，编制Simulink实验程序，上机调试，记录结果。
（4）分析实验结果，完成书面实验报告，并完成相应的思考题。
二、实验数据（记录相应的表格或图表）：
昆 明 学 院
实验报告册
专业：电气工程及其自动化
班级：
姓名：
学号：
课程：电力传动控制系统
昆明学院自动控制与机械工程学院
实验项目名称：开环调速系统的仿真实验
实验时间：2015.6.14同组人：禹鹏实验报告评分：
一、预习报告（实验课前了解实验目的，预习实验原理、实验步骤）：
1、实验目的（简述）：
（1）掌握开环直流调速系统的原理；
（1）
根据电磁转矩公式和运动方程可知，Ia的增加将使得电磁转矩增大，从而使得转速升高，补偿了负载增加造成的转速降。
图1转速反馈闭环控制直流调速系统稳态结构图
3、实验步骤：
1.建立转速闭环控制直流调速系统的数学模型；
2.编程进行转速闭环控制直流调速系统的仿真。
3.根据转速闭环控制直流调速系统稳态结构图，编制Simulink实验程序，上机调试，记录结果。
2.晶闸管装置整流原理
三相晶闸管桥式整流电路经平波电抗器L为直流电动机电枢供电，通过改变触发器移相控制信号U可以调节晶闸管的触发角α，从而改变整流电路的输出电压平均值Ud，实现直流电动机的调速。
3.负反馈控制原理
带转速负反馈的直流调速系统稳态结构图如图1所示。系统由转速比较环节、偏差电压方大环节、电力电子变换器和测速反馈环节构成。系统在电动机负载增加时，转速下降，转速反馈Un减小，而转速的偏差△Un将增加，同时放大器输出控制电压Uc增加，Uc的增加将使得晶闸管的触发角α减小，从而增大整流装置的输出电压平均值，为电动机提供更大的电枢电压Ua，从而增大电动机的电枢电流Ia。电动机的电磁转矩为 ，运动方程为：