实验二 直流电动机V-M系统闭环调速系统的Simulink仿真

一、仿真原理：

直流开环调速系统的电气原理如图一所示。直流电动机电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L 供电，并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，实现直流电机的调速。

实验二图1 主回路示意图

在仿真中，为了简化模型，省略了整流变压器和同步变压器，整流器和触发同步使用同一交流电源，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)的同步电压连接如图2所示。触发器的控制角(alpha- deg 端)通过了移相控制环节(Fcn)，移相控制模块的输人是移相控制信号Uc ，输出是控制角，移相控制信号Uc 由常数模块设定。移相控制模块的特性如图3所示。移相特性的数学表达式为：

min max

9090c c U U a a −=

−a a ， 在本模型中取：min 30a =a ；U cmax =10V ； 所以控制角：min max 9090309090906*10

c c c c U U U U a a −−=−=−=−a a a a a 在电动机的负载转矩输人端TL.用step 模块加入

二、实例：一直流电动机额定参数：

W N =30Kw ；U N =220V ；I N =136A ；n N =1460r/min ；4极；R a =0.21Ω；GD 2=22.5N.m 2；； 励磁电压U f =220V ；励磁电流I f =1.5A ；

整流器内阻R rec =0.5Ω；平波电抗器L d =20mH

使用V-M 三相全波整流桥。

仿真步骤:

1）绘制系统的仿真模型如图2所示。

实验二图2 simulink 仿真示意图

2）设置模块参数；

①供电电源电压 2

min 2200.5*136142(2.34cos 2.34cos 30N a a U R I U V a +−===

a 有效值）；（p11表2-1）

②电动机参数

励磁电阻: /220/1.5146.7f f f R U I ===

Ω 励磁电感: 0f L =

电枢电阻：0.21a R =

电枢电感由下式估算:0.4*22019.1

19.10.0002122*2*1460*136N N CU La H pnI ===

电枢绕组和励磁绕组互感Laf: 因为：2200.21*1360.132.min/1460N a N e N

U R I C V r n −−==

= 所以：3030*0.132 1.26 / 1.26/1.50.84m e af m f C C L C I H ππ===

===有

电机转动惯量：22/422.5/4*9.80.57k .J GD G g m ==

③额定负载转矩：9.559.55*0.132*136171.4.L e N

T C I N m ===

直流电动机开环调速系统模型参数（实验二表1）

3)设置仿真参数:仿真算法odel5s，仿真时间1.5s，电动机空载起动，起动0.5s后加额定负载T L=171.4N.m。

结合所学内容，请分析：U d1、U d2、U d3、speed、ia等关键点波形，写出体会。

三、实验内容：

下图为一直流闭环调速系统，是“有差”闭环调速系统。参数与上例基本相同。

交流电源为：130*sqrt(2)。分别令：Kp=5、10、20

请您仿上例建立仿真电路，分析个关键点波形。

实验二图3 闭环simulink仿真示意图