电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告.docx
《电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告.docx(28页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2022-12/12/59cd573d-bc55-4b2f-aba9-a0caf447268b/59cd573d-bc55-4b2f-aba9-a0caf447268b1.gif)
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。
在电阻负载时,当
,负载电流连续(其
,Ud最大);当
,负载电流断续,电阻负载时
的移相范围为0~150°,阻感负载时
的移相范围为0~90°。
实验三三相桥式全控整流电路
一.【实验目的】
1.加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理;
2.研究三相桥式全控整流电路整流的工作原理和现象分析
图3-1三相桥式全控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:
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。
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。
当α=0°时,正相脉冲分别设为0.0033,0.0166,0.0299s;-C,-A,-B相触发脉冲依次是0.01,0.0233,0.0366s.
图3-2α=0°整流输出电压等波形图
三.【实验总结】
目前在各种整流电路中,应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路。
整流输出电压ud一周脉动六次,每次脉动的波形都一样,故该电路为六脉波整流电路。
带电阻负载时三相桥式全控整流电路
角的移相范围是0~120°,带阻感负载时
角的移相范围是0~90°
实验四直流斩波
一.【实验目的】
1.加深理解斩波器电路的工作原理;
2.掌握斩波器主电路、触发电路的调试步骤和方法;
3.熟悉斩波器电路各点的电压波形;
图4-1直流斩波仿真模型图
图4-2示波器1输出波形图
图4-3示波器2输出波形图
图4-4负载端电压输出波形图
图4-5负载端电压平均值波形图
图4-6斩波电路输出电压、电流波形图
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,直流电压E=200V。
负载电压的平均值为
(4-1)
式中,
为V处于通态的时间;
为V处于断态的时间;T为开关周期;
为导通占空比。
负载电流的平均值为
(4-2)
由于占空比为50%,所以斩波输出电压负值为50V。
三.【实验总结】
根据对输出电压平均值进行调制的方式不同,斩波电路可有如下三种控制方式:
1.保持开关周期T不变,调节开关导通时间
称为脉冲宽度调制(PulseWidthModulation,PWM);
2.保持开关导通时间
不变,改变开关周期T,称为频率调制或调频型;
3.
和T都可调,使占空比改变,称为混合型。
实验五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
,额定电流
额定转速
电动机电动势系数
假定晶闸管整流装置输出电流可逆,装置的放大系数
,滞后时间常数
,电枢回路总电阻
,电枢回路电磁时间常数
,电力拖动系统机电时间常数
,转速反馈系数
对应额定转速时的给定电压
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5-6k=0.56转速曲线图
图5-7k=0.56电流曲线图
图5-8k=2.5转速曲线图
图5-9k=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5-11PI控制转速n曲线图
图5-12PI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。
三.【实验总结】
通过对本次实验的仿真,验证了比例部分能迅速响应控制作用,积分部分则最终消除稳态误差。
比例积分控制综合了比例控制和积分控制两种规律的优点,又克服了各自的缺点,扬长避短,互相补充。
若要求PI控制调速系统的稳定性好,又要求系统的快速性好,同时还要求稳态精度高和抗干扰性能好。
但是这些指标是互相矛盾的,设计时往往需要用多种手段,反复试凑。
在稳、准、快和抗干扰这四个矛盾的方面之间取得折中,才能获得比较满意的结果。
实验六双闭环控制直流调速系统
一.【实验目的】
1.加深了解转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性;
2.研究调节器的工程设计方法在系统中的作用和地位。
三.【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。
图6-1电流环仿真模型图
当KT=0.5时,电流环传递函数
图6-2KT=0.5时电流环仿真图
当KT=0.25,电流环传递函数
图6-3KT=0.25时电流环仿真图
KT=1.0,电流环传递函数
图6-4KT=1.0时电流环仿真图
当KT=0.25时,很快地得到了电流环的阶跃响应仿真结果如图6-3所示,无超调,但上升时间长;当KT=1.0,同样得到了电流环的阶跃响应的仿真结果如图6-4所示,超调打,但上升时间短。
图6-5转速环仿真模型图
图6-6转速环空载高速起动波形图
图6-7转速环的抗扰波形图
三.【实验总结】
用工程设计方法来设计转速、电流反馈控制直流调速系统的原则是先内环后外环。
电流环设计完成后,把电流环等效成转速环中的一个环节,再用同样的方法设计转速环。
工程设计时,首先根据典型I型系统或II型系统的方法计算调节器参数,然后利用Matlab下的Simulink软件进行仿真,灵活修正调节器参数,直至得到满意的结果。
实验七异步电动机定子电流测定及调速方式
一.【实验目的】
1.了解异步电动机动态数学模型的性质;
2.理解坐标变换的基本思路;
3.进一步掌握异步电动机调速方法;
4.学会M文件的编写与运行。
图7-1三相异步电动机仿真模型图
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。
图7-2三相异步电动机电流仿真结果
图7-3异步电动机空载起动过程的转速仿真图
t=0.5,加负载值30
图7-4异步电动机空载起动和加载过程电流仿真结果图
图7-3异步电动机空载起动和加载过程的转速仿真图
异步电动机调速方式
额定条件下的磁链和机械特性曲线图
Un=380v,fn=50Hz,
图7-4额定条件下的磁链曲线图
图7-5额定条件下的机械特性图
1.调压调速
电动机同步转速保持为额定值不变,随着电压的降低最大电磁转矩减小。
图7-6电压在300V下的机械特性图
图7-7电压在280V下的机械特性图
2.恒压频比,基频以下调速
同步转速下降,最大电磁转矩下降(这里频率为弧度制)
图7-8350/289下的机械特性图
图7-9280/231下的机械特性图
3.电压不变,基频以上调速
最大电磁转矩下降、同步转速上升。
图7-10频率为340rad/s下的机械特性图
图7-11频率为380rad/s下的机械特性图
实验八异步电动机转子电流的测定
一.【实验目的】
1.了解异步电动机动态数学模型的性质;
2.理解坐标变换的基本思路;
3.进一步掌握异步电动机调速方法;
4.学会M文件的编写与运行。
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。
图8-1三相异步电动机仿真模型图
在t=0.7s,t=1.0s,t=1.4s加阶跃负载
图8-2异步电动机空载起动和加载过程的电流仿真图
三.【实验总结】
在采用矢量控制技术后,通过坐标变换,可以把交流电动机的定子电流分解成转矩分量和励磁分量,分别用来控制电动机的转矩和磁通,可以获得和直流电动机相仿的高动态性能。
在进行异步电动机仿真时,没有必要对四种状态方程逐一进行,只要以一种为内核,在外围加上坐标变换和状态变换,就可得到在不同坐标系下、不同状态量的仿真结果。