电力拖动课程设计他励式直流电动机弱磁调速系统.doc

学号 《电力拖动自动控制系统》 课 程 设 计 （ 2008级本科） 题 目： 他励式直流电动机弱磁调速系统 系（部）院: 物理与机电工程学院 专 业: 作者姓名： 指导教师： 职称： 完成日期： 二〇一一年十二月 课程设计任务书 学生姓名 学号 专业方向 班级 题目名称 他励式直流电动机弱磁调速系统 设计内容及技术要求： 设计一个他励式直流电动机弱磁调速系统； 使用受控源方式给电机励磁绕组上电； 形成的冲击电流较小； 能在MATLAB/simulink平台上建立模型； 能够正确的调整系统各个模块的参数使之兼容； 能够有正确的仿真波形； 课程设计说明书撰写要求： 选用中小容量的电动机及其外围电路完成相应的功能。 用MATLAB/simulink实现软启动的功能。 给出设计思路、画出各程序适当的流程图。 给出所有参数确定的原因。 完成设计说明书（包括封面、目录、设计任务书、设计思路、硬件设计图、程序流程框图、程序清单、所用器件型号、总结体会、参考文献等）。 设计进度 第一周 星期一上午 讨论设计题目 星期一下午 查资料 星期二至星期五 查找分析资料，确定各程序模块的功能 第二周 星期一至星期二 完成硬件设计，算法流程图及建立模型 星期三值星期四 完成设计，进行调试、仿真并分析合理性 星期五 答辩 指导老师签字：  目录 1 引言 1 2 直流调速系统概述 1 3 他励式直流电动机的机械特性 1 3.1 机械特性的表达式 1 3.2 固有机械特性和人为机械特性 3 4 他励式直流电动机弱磁调速 6 4.1 设计思路 6 4.2 在MATLAB/simulink平台上建立模型 6 4.3 模型中个模块的参数设置 7 4.3.1 供电电源的参数设置 7 4.4 在MATLAB/simulink平台上仿真 11 4.5 仿真数据分析 11 5 结论 12 6 设计心得体会 13 参考文献 14 1 引言 在国民经济生产中，电机工业是机械工业的一个重要组成部分，电机是机电一体化中机和电的结合部位，是机电一体化的重要基础，电机可称为电气化的心脏。他对国民经济的发展起着举足轻重的作用，并随着国民经济和科学技术的发展而不断发展。在现代工业、农业、交通运输等各行业中，为了实现生产工艺过程的各种要求，需要广泛采用各种各样的生产机械，大多数都采用电动机拖动。直流电机更是在各种电力拖动场合广泛应用。 2 直流调速系统概述 直流电动机的转速和其他参量的关系可用式（2.1）表达 （2.1） 式中 n——转速，单位为r/min； U——电枢电压，单位为V； I——电枢电流，单位为A； R——电枢回路总电阻，单位为Ω； Φ——励磁磁通，单位为Wb； ——由电机结构决定的电动势常数。 由式（2.1）可以看出，有三种方法调节电动机的转速。 （1）调节电枢供电电压U。 （2）减弱励磁磁通Φ。 （3）改变电枢回路总电阻R。 对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（电动机的额定转速）以上作小范围的升速。 3 他励式直流电动机的机械特性 3.1 机械特性的表达式 他励直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、电枢回路总电阻为恒值时，电动机在稳定运行状态下，电动机的转速n与电磁转矩之间的关系，即 ，或者说电动机的转速n 与电枢电流的关系，后者也就是转速调整特性。由于转速和转矩都是机械量，所以把它称为机械特性。利用机械特性和负载转矩特性，可以确定电动机在拖动系统的稳定转速，在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程式来分析拖动系统的动态运动情况，如转速、转矩及电流随时间的变化规律，而且电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能也是十分重要的。 图3—1所示是他励式直流电动机的电路原理。图中U为外施电枢电压，是电枢电动势，是电枢电流，是电枢电阻，是电枢回路串联电阻，是励磁电流，Φ是励磁磁通，是励磁绕组电阻，是励磁回路串联电阻。按图中表明的各个量的正方向，可以列出电枢回路的电压平衡方程：