内容发布更新时间 : 2024/5/18 7:41:32星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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Uc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 Ud L Id 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Uc决定，移相特性的数学表达式为

??90??90???minUc

Ucmax在本模型中取?min?30?，Ucmax?10V，所以??90?6Uc。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UN?220V，IN?136A，

nN?1460r/min，Ra?0.2?，GD2?22.5N?m2。励磁电压Uf?220V，励磁电

流If?1.5A。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id及电枢电压ud的变化情况。

仿真步骤：

1）绘制系统的仿真模型（图2）。 2）设置模块参数（表1） ① 供电电源电压

U2?UN?RrecIN220?0.3?136??130(V)

2.34cos?min2.34?cos30?② 电动机参数 励磁电阻：

Rf?Uf220??146.7(?) If1.5 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?19.1CUN0.4?220?19.1??0.0021(H)

2pnNIN2?2?1460?136 电枢绕组和励磁绕组间的互感Laf：

Ke?UN?RaIN220?0.2?136??0.132(V?min/r) nN1460KT?6060Ke??0.132?1.26 2π2πLaf?KT1.26??0.84(H) If1.5 电机转动惯量

GD222.5J???0.57(kg?m2)

4g4?9.81③ 额定负载转矩

TL?KTIN?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 Phase-to-pahse rms voltage/V Phase angle of phase A/degrees 三相电源 （Three-Phase Source） Frequency/Hz Internal connection Source resistance/Ω Source inductance/H 电枢电阻Ra/? 电枢电感La/H 直流电动机 （DC Machine） 励磁电阻Rf/? 励磁电感Lf/H 电枢绕组和励磁绕组间互感Laf/H 转动惯量J/kg?m 平波电抗器（Inductance） 电感Ld/H 2参数 130*sqrt(3) 0 50 Yg 0.001 0 0.20 0.0021 146.7 0 0.84 0.57 0.02 3）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。

4）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。）