直流调速系统的MATLAB仿真(参考程序).docx

PAGE PAGE 10 / 16 直流调速系统的 MATLAB 仿真 一、开环直流速系统的仿真 开环直流调速系统的电气原理如图 1 所示。直流电动机的电枢由三相晶闸管 整流电路经平波电抗器 L 供电，通过改变触发器移相控制信号 U c 调节晶闸管的 控制角 ，从而改变整流器的输出电压，实现直流电动机的调速。该系统的仿真模型如图 2 所示。 Uc GT UCR L + I d + Ud E M - - 图 1 开环直流调速系统电气原理图 图 2 直流开环调速系统的仿真模型 为了减小整流器谐波对同步信号的影响，宜设三相交流电源电感  Ls 0 ，直 流电动机励磁由直流电源直接供电。触发器（ 6-Pulse）的控制角（ alpha_deg）由 移相控制信号 U c 决定，移相特性的数学表达式为 90 90 U cmax  min Uc U 在本模型中取 min 30 ， U cmax 10V ，所以 90 6U c 。在直流电动机的负载 转矩输入端 TL 用 Step模块设定加载时刻和加载转矩。 仿真算例 1 已知一台四极直流电动机额定参数为 U N 220V ， I N 136A ， nN 1460r / min ， Ra 0.2 ， GD 2 22.5N m 2 。励磁电压 U 220V ，励磁电 f流 I f 1.5A f 。采用三相桥式整流电路，设整流器内阻 Rrec 0.3 。平波电抗器 Ld 20mH 。仿真该晶闸管 -直流电动机开环调速系统，观察电动机在全压起动 和起动后加额定负载时的电机转速 n 、电磁转矩 Te 、电枢电流 i d 及电枢电压 ud 的 变化情况。 U N 220V 仿真步骤： 绘制系统的仿真模型（图 2）。 设置模块参数（表 1） ① 供电电源电压 U U N Rrec I N 220 0.3 136 130(V) 2 ② 电动机参数 励磁电阻： 2.34cos min 2.34 cos30 RfU f 220 146.7( ) R f I f 1.5 励磁电感在恒定磁场控制时可取“ 0”。电枢电阻： Ra 0.2 电枢电感由下式估算： La 19.1 CU N 2 pnN I N 19.1 0.4 220 2 2 1460 136 0.0021(H) 电枢绕组和励磁绕组间的互感 Laf ： KU N Ra I N K e nN  220 0.2 136 0.132(V min/r) 1460 60 60 K T K e 2π 2π 0.132 1.26 Laf K T 1.26 0.84(H) I f 1.5 电机转动惯量  GD 2 J 4 g  22.5 4 9.81  0.57(kg m2 ) ③ 额定负载转矩 TL K T I N 1.26 136 171.4(N m) 表 1 开环直流调速系统主要模型参数 模块 参数名 参数Phase-to-pahse rms voltage/V 130*sqrt(3) Phase angle of phase A/degrees 0 三相电源 （ Three-Phase Source） Frequency/Hz 50 Internal connection Yg Source resistance/Ω 0.001 Source inductance/H 0 Ra Ra / 0.20 La / H 0.0021 Rf / 146.7 Lf / H 0 直流电动机 （DC Machine ） 励磁电阻励磁电感 电枢绕组与励磁绕组间互感 Laf / H 0.84 转动惯量 J / kg m 2 0.57 平波电抗器（ Inductance） 电感 Ld / H 0.02 设置仿真参数：仿真算法 odel5s，仿真时间 5.0s，直流电动机空载起动， 起动 2.5s 后加额定负载 TL 171.4N m 。 进行仿真并观察、分析结果（图 3）。 （可以用语句 plot(tout,yout) 进行示波器的曲线处理。） 2500 2500 2000 1500 )ni m/r 1000 (n 500 0 -5000 0.5 1 1.5 2 2.5 t(s) 3 3.5 4 4.5 5 400 350 300 250 )A 200 (di 150 100 50 0 -50 0 0.5 1 1.5 2 2.5 t(s) 3 3.5 4 4.5 5 500 500 400 300 (e 200 T 100 0 -1000 0.5 1 1.5 2 2.5 t(s) 3 3.5 4 4.5 5 300 250 200 150 du 100 50 0 -50 0 0.5 1 1.