调速与仿真第一章

1、调速与仿真第一章第1页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第一章直流调速系统及其仿真2.直流他励电动机的有关电气方程Udo 电枢供电电源空载电压Id 电枢回路电流R电枢回路总电阻Ke 电动势系数 励磁磁通第2页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第一章直流调速系统及其仿真3.直流他励电动机的调速方法 (三种)(1)调节电枢供电电压Udo 由于有 即供电电压的最大值不能超过电动机的额定电压。 而Un对应额定转速n，即电枢供电电压为额定电压时，电动机的转速为额定转速。 故此种调速方式只能在额定转速下调速。效果：能获得一定范围的无极平滑调速是直流调速系统的主要

2、调速方式第3页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第一章直流调速系统及其仿真(2)减弱励磁磁通 (弱磁升速)由于转速n与励磁磁通 成反比例关系，当 减少时，n上升。使用范围：额定转速以上的调速，且调速范围不能过大机械特性变软(3)改变电枢回路电阻 (串阻调速)n与-R成正比关系，电枢回路总电阻越大，n越小只能实现有级调速，且机械特性较软使用少数小功率场合第4页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第一章直流调速系统及其仿真二.直流电动机的供电方式1.旋转变流机组第5页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第一章直流调速系统及其仿真二.直流

3、电动机的供电方式2.静止可控整流器第6页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第一章直流调速系统及其仿真二.直流电动机的供电方式3.直流斩波器第7页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第一章直流调速系统及其仿真三.开环V-M系统的机械特性定义：由晶闸管整流装置给直流电动机供电的调速系统简称为V-M系统。1.系统组成和工作原理第8页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第一章直流调速系统及其仿真2.开环V-M系统的机械特性(1)电流连续(2)电流断续(3)机械特性第9页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第二节单闭环转速

4、负反馈有静差调速系统一.问题的提出1.当调速范围和静差率有一定要求时，开环系统的额定转速降落不达标。2.为了减少额定转速降落，引入转速负反馈，构成闭环系统。二.系统的组成及静特性(一)系统的组成有静差系统和无静差系统的概念第10页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第二节单闭环转速负反馈有静差调速系统(一)系统的组成1.原理框图第11页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第二节单闭环转速负反馈有静差调速系统(一)系统的组成2.主要控制环节(1)给定环节(2)比较与放大环节(3)触发器和整流装置环节(4)速度检测环节(5)直流电动机环节第12页，共54页，

5、2022年，5月20日，16点56分，星期三第二节单闭环转速负反馈有静差调速系统(二)系统的自动调节过程1.对给定信号的调节：调速过程2.对扰动信号的调节：稳速过程(三)闭环系统的静特性1.定性分析(1)开环系统：转速下降大(2)闭环系统：转速下降小第13页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第二节单闭环转速负反馈有静差调速系统(三)闭环系统的静特性2.定量分析(1)系统结构图第14页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第二节单闭环转速负反馈有静差调速系统(三)闭环系统的静特性2.定量分析(2)分析方法输入/输出方程静特性方程(3)各环节稳态输入/输出方

6、程和静特性方程第15页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第二节单闭环转速负反馈有静差调速系统三.闭环系统静特性与闭环系统静特性的比较1.机械特性2.静差率3.当静差率一定时的调速范围4.闭环系统必须设置放大器结论第16页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第二节单闭环转速负反馈有静差调速系统四.反馈控制规律1.有静差。2.被调量紧跟给定量变化。3.闭环系统对包围在环内的一切主通道上的扰动都能有效抑制。(1)放大器放大系数漂移(2)电网电压扰动4.对给定电源和反馈回路的扰动无法抑制。第17页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第二节单

7、闭环转速负反馈有静差调速系统六.限流保护电流截止负反馈1.问题提出(1)电动机全压启动时，电流很大。(2)运行过程中，电动机突然堵转，电流很大。2.电流截止负反馈环节(1)电动机全启动或堵转时启动。(2)正常运行过程中，自动取消。第18页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第二节单闭环转速负反馈有静差调速系统2.电流截止负反馈环节(3)原理图第19页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第二节单闭环转速负反馈有静差调速系统2.电流截止负反馈环节(4)工作原理临界截止电流3.带电流截止负反馈环节的单闭环调速系统两段特性(1)电枢回流电流小于临界截止电流时，为

8、单闭环调速系统。(2)电枢回流电流大于临界截止电流时，带电流截止负反馈环节的单闭环调速系统。第20页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真面向电气原理结构图的仿真方法(1)弄清系统构成。(2)按系统结构建模。(3)各环节参数设置。(4)仿真参数设置。(5)仿真实验，结果分析。第21页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真一.开环调速系统的建模与仿真电气结构原理图结构分析：1.给定环节2.脉冲触发器3.整流桥4.平波电抗器5.直流电动机第22页，共54页，2022年，5

9、月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真仿真模型第23页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(一)系统的建模和模型参数设置1.主电路的建模和参数设置(1)三相对称交流电压源的建模和参数设置1)建模Powerlib/Electrical sources选中AC Voltage source第24页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真1)建模将该模块拖入模型窗口第25页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶

10、闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真1)建模重复，建立三相交流电压源第26页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真1)建模单端接地从Powerlib/Elements中选择接地Ground电压源单端接地第27页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真1)建模修改标签第28页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真2)参数设置修改A相第29页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管

11、单环直流调速系统的MATLAB仿真2)参数设置修改B相第30页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(2)整流桥的建模和参数设置1)建模Powerlib/Power Electronics选中Universal Bridge连接三相交流电源第31页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真2)参数设置第32页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(3)平波电抗器的建模和参数设置1)建模Powerlib/Ele

12、ments选中Series RLC Branch连接整流桥第33页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真2)参数设置第34页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(4)直流电动机的建模和参数设置1)建模Powerlib/Machines选中DC Machine连接励磁电路和电枢电路第35页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真2)参数设置第36页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八

13、节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(5)触发器的建模和参数设置1)建模Powerlib/Power Electronics/Control blocks选中Synchronized 6-Pulse Generator连接输入/输出第37页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(5)触发器的建模和参数设置1)建模封装触发器子系统第38页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(5)触发器的建模和参数设置1)建模封装触发器子系统第39页，共54页，2022年，5月2

14、0日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(5)触发器的建模和参数设置1)建模连接触发器第40页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(5)触发器的建模和参数设置1)参数设置第41页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(5)触发器的建模和参数设置1)参数设置第42页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(一)系统的建模和模型参数设置1.主电路的建模和参数设置2.控制电路的建

15、模和参数设置(1)给定环节(2)触发器开关信号Simulink/Sources/Constant更改相关标签更改相关数组第43页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真2.控制电路的建模和参数设置(1)给定环节(2)触发器开关信号第44页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(一)系统的建模和模型参数设置1.主电路的建模和参数设置2.控制电路的建模和参数设置3.系统输出参数的建模和参数设置电动机输出参数1)建模Simulink/Signal Routing/Bus Se

16、lector连接输出和信号总线第45页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真电动机输出参数1)建模Simulink/Signal Routing/Bus Selector连接输出和信号总线第46页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真电动机输出参数2)参数设置双击总线选择需要输出的参数第47页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真电动机输出参数3)选择输出形式Simulink/Sinks示波器输出函数out1模块第48页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真开环直流调速系统的仿真模型第49页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(一)系统的建模和模型参数设置(二)系统的仿真参数设置第50页，共54页，2022年，5月20日，16点56分，星期三第八节晶闸管单环直流调速系统的MATLAB仿真(二)系统的仿真参数设