电力拖动Matlab仿真实验指导书

1、试验一 转速反馈把握（单闭环）直流调速系统仿真一试验目的1争辩直流电动机调速系统在转速反馈把握下的工作。2争辩直流调速系统中速度调整器ASR的工作及其对系统响应特性的影响。3. 观看转速反馈直流调速系统在给定阶跃输入下的转速响应。二、试验设备1计算机；2模拟试验装置系统；3A/D & D/A接口卡、扁平电缆（如下图所示）。三、试验原理l 直流电动机：额定电压 ， 额定电流 ,额定转速 ，电动机电势系数 l 晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数 Ks=44，滞后时间常数 Ts=0.00167s 。l 电枢回路总电阻 R=1.0 ，电枢回路电磁时间常数T1=0.00167s，电力拖动

2、系统机电时间常数Tm =0.075s 。l 转速反馈系数=0.01 V·min/r 。l 对应额定转速时的给定电压 图1 比例积分把握的直流调速系统的仿真框图四、试验内容1. 仿真模型的建立n 进入MATLAB，单击MATLAB命令窗口工具栏中的SIMULINK图标，图2 SIMULINK模块扫瞄器窗口(1)打开模型编辑窗口：通过单击SIMULINK工具栏中新模型的图标或选择FileNewModel菜单项实现。(2)复制相关模块：双击所需子模块库图标，则可打开它，以鼠标左键选中所需的子模块，拖入模型编辑窗口。在本例中拖入模型编辑窗口的为：Source组中的Step模块；Math Op

3、erations组中的Sum模块和Gain模块；Continuous组中的Transfer Fcn模块和Integrator模块；Sinks组中的Scope模块； 图3 模型编辑窗口(3)修改模块参数： 双击模块图案，则消灭关于该图案的对话框，通过修改对话框内容来设定模块的参数。双击sum模块，Transfer Fen模块，Step模块，Gain模块，Integrator模块 描述加法器三路输入的符号，|表示该路没有信号，用|+-取代原来的符号。得到减法器。 图4加法器sum模块对话框分母多项式系数 分子多项式系数 例如，0.002s+1是用向量0.002 1来表示的。 图5传递函数Trans

4、fer Fen模块对话框阶跃值，可改到10 。阶跃时刻，可改到0 。图6 阶跃输入step模块对话框填写所需要的放大系数 图7增益模块对话框积分饱和值,可改为10。积分饱和值,可改为-10。图8 Integrator模块对话框(4)模块连接 n 以鼠标左键点击起点模块输出端，拖动鼠标至终点模块输入端处，则在两模块间产生“”线。n 单击某模块，选取Format Rotate Block菜单项可使模块旋转90°；选取FormatFlip Block菜单项可使模块翻转。n 把鼠标移到期望的分支线的起点处，按下鼠标的右键，看到光标变为十字后，拖动鼠标直至分支线的终点处，释放鼠标按钮，就完成了

5、分支线的绘制。2. 仿真模型的运行 图9 比例积分把握的无静差直流调速系统的仿真模型在把握系统中设置调整器是为了改善系统的静、动态性能。在接受PI调整器后，构成的是无静差调速系统，如图9所示的仿真模型。(1)仿真过程的启动：单击启动仿真工具条的按钮，或选择SimulationStart菜单项，则可启动仿真过程，再双击示波器模块就可以显示仿真结果。(2)仿真参数的设置：为了清楚地观测仿真结果，需要对示波器显示格式作一个修改，对示波器的默认值逐一改动。改动的方法有多种，其中一种方法是选中SIMULINK模型窗口的SimulationConfiguration Parameters菜单项，打开仿真把

6、握参数对话框，对仿真把握参数进行设置。结束时间修改为0.6秒 仿真的起始时间 图10 SIMULINK仿真把握参数对话框(3)启动Scope工具条中的“自动刻度”按钮。把当前窗中信号的最大最小值为纵坐标的上下限，得到清楚的图形。自动刻度图11 修改把握参数后的仿真结果3. 调整器参数的调整在图9所示的PI把握无静差直流调速系统的仿真模型中，转变比例系数和积分系数，可以轻而易举地得到振荡、有静差、无静差、超调大或启动快等不同的转速曲线。仿真曲线反映了对给定信号的跟随性能。选择合适的PI参数：(1) , (2) , (3) ，观看系统转速的响应结果。五、试验报告1依据给定系统的各项参数（见“试验原

7、理”部分），每个环节的传递函数。2画出仿真系统三组PI参数下的阶跃响应波形，并给出 ts 和 % 。欢迎下载试验二 转速、电流反馈把握（双闭环）直流调速系统的仿真一试验目的1争辩直流电动机调速系统在转速、电流反馈把握下的工作。2争辩直流调速系统中速度调整器ASR、电流调整器ACR的工作及其对系统响应特性的影响。3. 观看转速、电流反馈直流调速系统在给定阶跃输入下的转速响应和电流响应。二、试验设备1计算机；2模拟试验装置系统；3A/D & D/A接口卡、扁平电缆。三、试验原理晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置接受三相桥式电路，基本数据如下：直流电动机：220V，136A，1460r

8、/min，Ce=0.132Vmin/r，允许过载倍数=1.5 ；晶闸管装置放大系数：Ks=40 ；电枢回路总电阻：R=0.5 ；时间常数：Ti=0.03s， Tm=0.18s；电流反馈系数：=0.05V/A（10V/1.5IN）；转速反馈系数 = 0.07Vmin/r（10V/nN）。图1 双闭环直流调速系统的仿真框图其中，电流调整器ACR的传递函数为；转速调整器ASR的传递函数为。四、试验内容1. 电流环的仿真 （1） 建立如上图2所示的系统模型。（2） 在仿真模型中增加了一个饱和非线性模块（Saturation），它来自于Discontinuities组，双击该模块，把饱和上界（Upper

9、 limit）和下届（Lower limit）参数分别设置为本例题的限幅值+10和-10。如图3所示。（3） 选中Simulink模型窗口的Simulation Configuration Parameters菜单项，把Sart time 和 Stop time 栏目分别填写为0.0s和0.05s。（4）启动仿真过程，用自动刻度(Autoscale)调整示波器模块所显示的曲线。图2电流环的仿真模型图3 Saturation模块对话框（4） 调整器参数的调整：令KT = 0.25，则PI调整器的传递函数为, Ki = 0.5067, i =0.03s；令KT = 0.5，则PI调整器的传递函数为

10、，Ki = 1.013, i =0.03s；令KT = 1.0，则PI调整器的传递函数为, Ki = 2.027, i =0.03s。观看各组参数下的电流响应曲线。2. 转速环的仿真（1）建立如图4所示的系统模型。图4 转速环的仿真模型（2）为了在示波器模块中反映出转速、电流的关系，仿真模型从Signal Routing组中选用了Mux模块来把几个输入聚合成一个向量输出给Scope。输入量的个数设置为2图5聚合模块对话框（3）PI调整器接受传递函数为，Kn = 11.7, n =0.087s（4）双击阶跃输入模块把阶跃值设置为10，观看空载起动时的转速和电流的响应曲线。（5）Step1模块是用

11、来输入负载电流的。把负载电流设置为136，满载起动，观看其转速与电流响应曲线。五、试验报告1电流环仿真（1）画出三组参数下（KT = 0.25, 0.5, 1.0）电流的阶跃响应曲线，分析并给出 ts 和 %。（2）在直流电动机的恒流升速阶段，电流值是否低于（或高于）IN = 200A ？为什么？2转速环仿真（1）画出仿真系统空载起动时的转速和电流的阶跃响应曲线，分析指出不饱和、饱和、退饱和三个时间阶段，并给出 ts 和 % 。（2）画出仿真系统满载起动时的转速和电流的阶跃响应曲线，并给出 ts 和 % 。试验三 异步电动机的仿真一试验目的1以坐标系异步电动机仿真模型为核心，争辩三相异步电动机

12、的动态仿真模型2观看三相异步电动机在额定电压和额定频率下，空载起动和加载过程的转速和电流响应。二、试验设备1计算机；2模拟试验装置系统；3A/D & D/A接口卡、扁平电缆。三、试验原理w yr is为状态变量的异步电动机动态模型：图1 坐标系下的异步电动机动态结构图图2 坐标系异步电动机的仿真模型异步电动机工作在额定电压和额定频率下，仿真电动机参数：Rs=1.85, Rr =2.658, Ls = 0.2941H, Lr= 0.2898H, Lm=0.2838H, J = 0.1284Nm.s2, np= 2, UN=380v, fN = 50Hz三、试验内容图3 三相异步电动机仿真模型建立三相异步电动机的仿真模型（如图3所示）。将图2所示的异步电动机仿真模型进行封装，如图3所示的ACmotor，三相正弦对称电压uA，uB和uC经过3/2变换和2/3变换模块，得