单闭环直流调速系统的MATLAB计算与仿真

本科毕业设计第本科毕业设计第#页共37页Port<Ξ>CoιmectionFort,分别命名为Ua、Ub、Uc。4）两个输入模块：Simulink—Sources—In1I∏l，分别命名为Uct、In2，Uct端口数设为5，In2端口数设为4。5）一个输出模块：Simulink—Sinks—Out1图4.3六脉冲同步触发器的参数设置Port<Ξ>CoιmectionFort,分别命名为Ua、Ub、Uc。4）两个输入模块：Simulink—Sources—In1I∏l，分别命名为Uct、In2，Uct端口数设为5，In2端口数设为4。5）一个输出模块：Simulink—Sinks—Out1图4.3六脉冲同步触发器的参数设置找到各元件，按图4.2所示连线，注意Vab、Vbc、Vca是呈三角形连接的。接好连线后，按Ctrl+A全选，点击Edit—CreateSubsystem，对6脉冲同步触发器进行子系统封装。封装后如图4.4所示。

（2）主电路的建模和参数设置新建一个模型文件，将触发电路子系统复制到新文件中。1）三个交流电压源模块kCVolt4geSoυ^ee：PowerSystems—Electrical1）三个交流电压源模块kCVolt4geSoυ^ee：PowerSystems—ElectricalSources—ACVoltageSource,分别命名为Va、Vb、Vc,参数设置为：Peakamplitude栏为220，Frequency栏为50，Phase栏分别为0、120、240。

图4.4三相交流电压源参数设置⅛round2）一个接地模块：SinPowerSystems—Elements—Ground 。图4.4三相交流电压源参数设置⅛roundBridge困Universa!Bridge3）晶闸管整流桥和二极管：SinPowerSystems—PowerElectronics—UniversalBridge困Universa!Bridge参数设置如图4.5,4.6所示：图4.5三极管参数设置图4.5三极管参数设置图4.6二极管参数设置图4.6二极管参数设置DCVoltageSource4)励磁电源：SinPowerSystems—ElectricalSources—DCVoltageDCVoltageSourceSources ，电压设为220V。5)平波电抗器：SinPowerSystems—Elements—SeriesRLC<÷ll¾∏μBranch<÷ll¾∏μBranchXerigsELCBranch参数设置如图4.7所示：图4.7平波电抗器参数设置IlCL1=xchL∏⅞IlCL1=xchL∏⅞参数设置如图4.8所示：图4.8直流电动机参数设置7）四个常数模块：Simulink—Sources—ConstantConst：=iiL+，Constant图4.8直流电动机参数设置7）四个常数模块：Simulink—Sources—ConstantConst：=iiL+，ConstantValue分别设为120、-180、50、0。8）一个连接器：Simulink—SignalRouting—DemuxDemυx设为4个8）一个连接器：Simulink—SignalRouting—DemuxDemυx设为4个输出。9）一个示波器：Simulink—Sinks—ScopeB示波器参数设置如图4.9所示：图4.9示波器参数设置10）两个加法连接器：Simulink—MathOperations—Sum，Listof10）两个加法连接器：Simulink—MathOperations—Sum，Listofsigns栏分别设置为：|+-和|++。参数设置如图4.10所示：图4.10加法连接器参数设置11）两个比例环节：Simulink—MathOperations—GainG^irι，其Gain栏参数设置如图4.11所示:图4.11比例环节参数设置12）一个限幅器：Simulink—CommonlyUsedBlocks—Saturation田5aturatioιι其参数设置如图4.12所示：图4.12限幅器参数设置找出上述所有元件后，就可以按照图4.1所示进行连线了。值得注意的是：直流电动机本身带一个反电动势E，如果不考虑电动机的电枢电感，只有当晶闸管导通相的变压器二次侧电压瞬时值大于反电动势时才有电流流出，容易造成负载电流的断续，为此，通常在主电路直流输出侧串联一个平波电抗器，用来减少电流的脉动和延长晶闸管的导通时间。另外，整流桥后面并联一个二极管，可以加快电动机的减速过程，同时避免在整流桥输出端出现负电压而使波形畸变。将元件连接好后，设置系统的仿真参数，点击菜单栏的Simulation中的ConfigurationParameters弹出参数设置窗口，其参数设置如图4.13所示:图4.13系统仿真参数设置4.2.3仿真结果点击运行，查看示波器，波形如图4.14所示：图4.14仿真波形图图4.14表示转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩仿真波形，其中横坐标表示时间/s，纵坐标分别表示r/min、A、A和Nm，通过分析可知，该仿真结果与实际运行结果是相似的，说明系统的建模和仿真是成功的。结论本设计为单闭环直流调速系统，通过分析直流电动机的运行特点、调速方式和稳态性能等，选定转速为反馈量，采用变电压调速方式，设计单闭环转速负反馈直流调速系统，并用MATLAB仿真工具对其进行仿真。通过调试和仿真，该系统可很好的实现直流电机的调速，转速具有一定的稳定性，并且当电源电压和电动机负载变换时，转速可稳定在一定的范围内。当然，系统也存在一些不足，由于电流调节器采用的比例调节，系统是有静差的，对阶跃输入有稳态误差，要想消除上述误差，可以将比例调节器换成比例积分调节器，可消除静差，大大提高系统的稳定性。由于采用的单闭环控制，各参数相互影响，用一个调节器难以进行调节器动态参数的调整，系统的动态性能较差，为了获得更好的动态性能，可用两个调节器分别调节转速和电流，构成转速、电流双闭环直流调速系统，系统的波形更接近于实际运行波形。另外，系统是不可逆的，所以电动机的机械特性不能再四象限中实现。电动机从一三象限转到二四象限时，电动机转入发电制动状态，由于没有逆变电路，电能就不能回馈到电网中，这样就造成了电能的浪费，而直流电机的可逆拖动系统就能解决这种问题。通过本次设计，我对所学的课程又有了更深的了解和认识，尤其是电力电子和电力拖动两门课程，弥补了我以前学习的不足，并学会了使用MATLAB这一功能强大的软件，为我以后的学习和发展奠定了良好的基础。致谢四年的大学生活即将结束，为其一个学期的毕业设计也接近了尾声。此次毕业设计凝聚了许多人的关怀与帮助。首先我要感谢我的导师闫彩红老师，在本次的设计中，闫老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍一遍指出稿中的问题，严格把关，细心教导，为此我表示衷心的感谢。她严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。我还要感谢我的老师们，在四年的大学生活里教会我许多东西，而且在完成论文期间给予我许多帮助和建议，他们兢兢业业，对工作认真负责的态度为我做出了好的表率，时刻鞭策着我向他们学习。同时也非常感谢我的同学们，在与他们共同的学习、工作、生活中，给予我很大的帮助和建议，开拓的我的思路。我对他们致以真诚的谢意和衷心的祝福！参考文献1陈伯时.电力拖动自动控制系统.第二版.北京：机械工业出版社，2009魏炳贵.电力拖动基础.北京：机械工业出版社，2000王忠礼，段惠达，高玉峰.MATLAB应用技术.北京：清华大学出版社，2007汤蕴謬，罗应立，梁艳萍.电机学.第三版.北京：机械工业出版社，2008IEEEControlSystemsMagazine.美国：IEEEInc.2006林瑞光.电机与拖动基础.杭州：浙江大学出版社，2007王兆安，黄俊.电力电子技术.第四版.北京：机械工业出版社，2009（美）卡西.电机原理与设计的MATLAB分析.北京：电子工业出版社，2006王忠礼，段惠达，高玉峰.MATLAB应用技术.北京：清华大学出版社，2007Trzynadlowski,A.M.TheFieldOrientationPrincipleinControlofInductionMotors.Kluwer,1994冯信康，杨兴瑶.电力传动控制原理与应用.北京：水利水电出版社，1985周德泽.电气传动