实验一电力拖动自动控制系统实验报告(共6页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上第五章 仿真及实验第一节 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定一、 实验目的1 熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。2掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。二、 实验原理晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流跳水装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。 在本实验中，整流装置的主电路喂三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压Ua。改变Ug的大小即可改变控制角a，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。实验系统的组成原理如图5.1所示。三实验内容1测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R。2测定晶闸管直流系统电路电感值L.3测定直流电机-直流发电机-测速发电机的飞轮惯量GD的平方。4测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Td。5测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数Cm。6测定晶闸管直流调速系统机电时间常数Tm。7测定晶闸管触发及整流装置特性Ud=f（Ue）。8测定测速发电机特性Utg=f（n）。四实验仿真晶闸管直流调速系统的原理如图5.1所示。该系统由给定信号、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。图5.2势采用面向电气原理图方法构成的晶闸管直流系统的仿真模型。下面介绍各部分建模与参数设置过程。1 系统的建模和模型参数设置系统的建模包括主电路的建模和控制电路的建模俩部分。1） 主电路的建模和参数设置 由图5.2可见，开环直流调速系统的主电路由三相对称交流电压器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。由于同步脉冲与晶闸管整流桥是不可分割的两个环节，通常作为一个组合体讨论，所以将触发器归到主电路进行建模。2）三相整流桥时，桥臂数取3，A，B，C三相交流电源接到整流桥的输入端，电力电子元件选择晶闸管，参数设置的原则是：如果是针对某个具体的变流装置进行参数设置，对话框中的Cs ,Ron,Ion ,Vf应取该装置中晶闸管元件的实际值；如果是一般情况，不针对某个具体的变流装置，这些参数可先取默认值，若仿真结果理想，就可认可这些参数，这一参数设置原则对其他原价的参数设置也是实用的。3）平波电抗器的建模和参数设置。 首先从元件模块组中选取“Series RLC Branch ” 模块，并将模块标签改为“平波电抗器”。然后打开平波电抗器参数设置对话框，参数设置如图5.5 所示，平波电抗器的电感值是通过仿真实验比较后得到的优化参数，4）直流电动机的建模和参数设置。 首先从电动机系统模块组中选取“DC Machine ”模快，并将模块标签改为直流电动机。直流电动机的励磁绕组“F+-F-”接直流恒顶励磁电源，励磁电源可从电源模块组中选取直流电压源模块，并将电压参数设置为220V，电枢绕组“A+-A-”经平波电抗器接晶闸管整流桥的输出，电动机经TL端口接恒转矩负载，直流电动机的输出参数有转速n，电枢电流Ia 励磁电流It ,电磁转矩，通过“示波器”模块可观察仿真输出图形。进行直流电动机参数设置时，先双击直流电动机图标，打开直流电动机的参数对话框，直流电动机的参数设置如图所示，其参数设置的原则与晶闸管整流桥相同。图5.5 平波电抗器参数设置图 直流电动机参数设置5）同步脉冲触发器的建模和参数设置。同步脉冲触发器包括同步电源和6脉冲触发器两部分。根据图5.1主电路的连接关系，即可建立起如图5.2所示的主电路仿真模型。图中触发器开关信号为“0”时，开放触发器；开关信号为“1”时，封锁触发器。2）控制电路的建模和参数设置晶闸管直流调速系统的控制电路只有一个定环节，它从输入源模块组中选取“Constant”模块，并将模块标签改为“给定信号”，然后双击该模块图标，打开参数设置对话筐，将参数设置为50rad/s。实际调速时，给定信号是在一定范围内变化的，读者可通过仿真实验，确定给定信号允许的变化范围。将主电路和控制电路的仿真模型图5.1所示系统原理图的连接关系进行模型连接，即可得到图5.2所示的晶闸管直流调速系统仿真模型。2.系统的仿真参数设置在MATLAB的模型窗口打开“Simulatiom”菜单，进行“Simulatiom Parameters”设置，如图5.7所示。图5.7 仿真参数设置单击“Simulatiom Parameters”菜单后，得到仿真参数设置对话框，参数设置如图5.8所示。仿真中所选择的算法为odc23s。由于实际系统的多样性，不同的系统需要采用不同的仿真算法，到底采用哪一种算法，可通过仿真实验进行比较选择。仿真的“Start time”一般设为0，“Stop time”根据实际需要而定。图5.8 仿真参数设置对话框及参数设置3系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 当建模和参数设置完成后，即可开始进行仿真。在MATLAB的模型窗口打开“Simulation”菜单，单击“Start”命令后，系统开始仿真，仿真结束后可输出结果，单击“示波器”命令后，通过“示波器”模块观察仿真输出图形，如图5.9所示，其中图5.9（a）、（b）、（c）、（d）分别表示直流电动机的电磁转矩T曲线、电枢电流I曲线、角频率曲线和角频率与电枢电流I的关系曲线曲线。 根据图5.2的仿真模型，只要在系统模型图上双击“示波器”图标即可观察仿真输出结果，并可对其输出图形进行编辑。最终可得编辑后的输出图形如图5.10所示。（a）直流电动机的电磁转矩T曲线（b）直流电动机的电枢电流I曲线（c）直流电动机的角频率曲线（d）直流电动机的角频率与电枢电流I的关系曲线曲线图5.10显示的分别是晶闸管直流调速系统的电流曲线和转速曲线。可以看出，这个结果和实际电动机运行的结果相似，系统的建模与仿真时成功的。图5.10 编辑后的晶闸管直流调速系统的电流曲线和转速曲线4.建模与参数设这的原理和方法（1）系统建模时，将其分成主电路和控制电路两部分分别建模。（2）在进行参数设置时，晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等装置（固有环节）的参数设置原则是：如果针对某个具体的装置进行参数设置，则对话框中的有关参数应该为装置的实际值。如果不针对某个具体装置的一般情况，课先去这些装置的参数默认值进行仿真。若仿真结果理想，可以认可这些设置的参数；若结果不理想，则通过仿真实验，不断进行西安书优化，最后确定其参数。（3）给定信号的变化范围、调节器的的参数和反馈检测环节的反馈系数（闭环系统中使用）等可调参数的设置，其一般方法是通过仿真实验，不断进行参数优化。具体方法是分别设置这些参数的一个较大值个较小值进行仿真，弄清他们对系统性能影响的趋势，据此逐步将参数进行优化。（4） 仿真时间根据实际需要确定，已能够仿真出完整的波形为前提。（5） 由于实验系统的多样性，没有一种仿真算法是万能的。不同的系统采用不同仿真算法，到底采用哪一种算法更好，这需要通过仿真实验，从仿真能否进行，仿真的速度，仿真的精度等方面进行比较选择。上述内容具有一般指导意义，在讨论后面各种系统时，遇到类似问题就不再细述。（1） 作出实验所得的各种曲线，计算有关参数。（2） 由特性，分析晶闸管装置的非线性现象专心-专注-专业