《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)Matlab仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告樣本.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)Matlab仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告樣本.doc（34頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)-Matlab仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一 二極管單相整流電路一【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?經(jīng)過(guò)對(duì)二極管單相整流電路的仿真, 掌握由電路原理圖轉(zhuǎn)換成仿真電路的基本知識(shí); 2經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加深理解二極管單向?qū)ǖ奶匦浴D1-1 二極管單相整流電路仿真模型圖二 【實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容】1. 仿真模型的建立 打開(kāi)模型編輯窗口; 復(fù)制相關(guān)模塊; 修改模塊參數(shù); 模塊連接; 2. 仿真模型的運(yùn)行 仿真過(guò)程的啟動(dòng); 仿真參數(shù)的設(shè)置; 3. 觀察整流輸出電壓、 電流波形并作比較, 如圖1-2、 1-3、 1-4所示。三 【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】由于負(fù)載為純阻性, 故輸出電

2、壓與電流同相位, 即波形相同, 但幅值不等, 如圖1-4所示。圖1-2 整流電壓輸出波形圖 圖1-3 整流電流輸出波形圖 圖1-4 整形電壓、 電流輸出波形圖 實(shí)驗(yàn)二 三相橋式半控整流電路一【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?經(jīng)過(guò)對(duì)三相橋式半控整流電路的仿真, 掌握由電路原理圖轉(zhuǎn)換成仿真電路的基本知識(shí); 2研究三相橋式半控整流電路整流的工作原理和全過(guò)程。二 【實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容】1. 仿真模型的建立: 打開(kāi)模型編輯窗口, 復(fù)制相關(guān)模塊, 修改模塊參數(shù), 模塊連接。2. 仿真模型的運(yùn)行; 仿真過(guò)程的啟動(dòng), 仿真參數(shù)的設(shè)置。相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置: ( 1) 交流電壓源參數(shù)U=100 V, f=25 Hz, 三相電源相位依次延遲1

3、20。( 2) 晶閘管參數(shù) Rn=0.001 , Lon=0.000 1 H, Vf=0 V, Rs=50 , Cs=250e-6 F。( 3) 負(fù)載參數(shù)R=10 , L=0 H, C=inf。( 4) 脈沖發(fā)生器的振幅為5 V, 周期為0.04 s ( 即頻率為25 Hz) , 脈沖寬度為2。圖2-1 三相橋式半控整流電路仿真模型圖當(dāng)=0時(shí), 設(shè)為0.003 3s, 0.016 6s, 0.029 9 s。圖2-2 =0整流輸出電壓等波形圖當(dāng)=60時(shí), 觸發(fā)信號(hào)初相位依次設(shè)為0.01s, 0.0233s, 0.0366s。圖2-3 =60整流輸出電壓等波形圖三 .【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】 三相可控整流電

4、路中, 最基本的是三相半波可控整流電路, 應(yīng)用最為廣泛的是三相橋式全控整流電路、 雙反星形可控整流電路以及十二脈波可控整流電路等, 均可在三相半波的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析。在電阻負(fù)載時(shí), 當(dāng), 負(fù)載電流連續(xù)( 其, Ud最大) ; 當(dāng), 負(fù)載電流斷續(xù), 電阻負(fù)載時(shí)的移相范圍為0150, 阻感負(fù)載時(shí)的移相范圍為090。實(shí)驗(yàn)三 三相橋式全控整流電路一【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 加深理解三相橋式全控整流及有源逆變電路的工作原理; 2. 研究三相橋式全控整流電路整流的工作原理和現(xiàn)象分析圖3-1 三相橋式全控整流電路仿真模型圖二 【實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容】1. 仿真模型的建立: 打開(kāi)模型編輯窗口, 復(fù)制相關(guān)模塊, 修改模塊參數(shù),

5、 模塊連接。2. 仿真模型的運(yùn)行; 仿真過(guò)程的啟動(dòng), 仿真參數(shù)的設(shè)置。參數(shù)設(shè)置: ( 1) 交流電壓源參數(shù)U=100 V, f=25 Hz, 三相電源相位依次延遲120。( 2) 晶閘管參數(shù) Rn=0.001 , Lon=0.000 1 H, Vf=0 V, Rs=50 , Cs=250e-6 F。( 3) 負(fù)載參數(shù)R=10 , L=0 H, C=inf。( 4) 脈沖發(fā)生器的振幅為5 V, 周期為0.04 s ( 即頻率為25 Hz) , 脈沖寬度為2。當(dāng)=0時(shí), 正相脈沖分別設(shè)為0.0033, 0.0166, 0.0299 s; -C,-A,-B相觸發(fā)脈沖依次是0.01,0.0233,0.

6、0366s.圖3-2 =0整流輸出電壓等波形圖三 .【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】 當(dāng)前在各種整流電路中, 應(yīng)用最為廣泛的是三相橋式全控整流電路。整流輸出電壓ud一周脈動(dòng)六次, 每次脈動(dòng)的波形都一樣, 故該電路為六脈波整流電路。帶電阻負(fù)載時(shí)三相橋式全控整流電路角的移相范圍是0120, 帶阻感負(fù)載時(shí)角的移相范圍是090實(shí)驗(yàn)四 直 流 斬 波一【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 加深理解斬波器電路的工作原理;2. 掌握斬波器主電路、 觸發(fā)電路的調(diào)試步驟和方法;3. 熟悉斬波器電路各點(diǎn)的電壓波形;圖4-1 直流斬波仿真模型圖圖4-2 示波器1輸出波形圖圖4-3 示波器2輸出波形圖圖4-4 負(fù)載端電壓輸出波形圖圖4-5 負(fù)載端電壓平均值

7、波形圖圖4-6 斬波電路輸出電壓、 電流波形圖二 【實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容】1. 仿真模型的建立: 打開(kāi)模型編輯窗口, 復(fù)制相關(guān)模塊, 修改模塊參數(shù), 模塊連接。2. 仿真模型的運(yùn)行; 仿真過(guò)程的啟動(dòng), 仿真參數(shù)的設(shè)置, 直流電壓E=200V。負(fù)載電壓的平均值為 ( 4-1) 式中, 為V處于通態(tài)的時(shí)間; 為V處于斷態(tài)的時(shí)間; T為開(kāi)關(guān)周期; 為導(dǎo)通占空比。負(fù)載電流的平均值為 ( 4-2) 由于占空比為50%, 因此斬波輸出電壓負(fù)值為50V。三 .【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】 根據(jù)對(duì)輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)制的方式不同, 斬波電路可有如下三種控制方式: 1. 保持開(kāi)關(guān)周期T不變, 調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間, 稱為脈沖寬度調(diào)制(

8、Pulse Width Modulation, PWM) ;2. 保持開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不變, 改變開(kāi)關(guān)周期T, 稱為頻率調(diào)制或調(diào)頻型; 3. 和T都可調(diào), 使占空比改變, 稱為混合型。實(shí)驗(yàn)五 單閉環(huán)轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)一【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 加深對(duì)比例積分控制的無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的理解; 2. 研究反饋控制環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的影響和作用.二 【實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容】1. 仿真模型的建立: 打開(kāi)模型編輯窗口, 復(fù)制相關(guān)模塊, 修改模塊參數(shù), 模塊連接。2. 仿真模型的運(yùn)行; 仿真過(guò)程的啟動(dòng), 仿真參數(shù)的設(shè)置.轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng):直流電動(dòng)機(jī): 額定電壓, 額定電流額定轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)系數(shù) ,假定晶閘管整流裝置輸

9、出電流可逆, 裝置的放大系數(shù) , 滯后時(shí)間常數(shù) , 電樞回路總電阻 , 電樞回路電磁時(shí)間常數(shù) , 電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù), 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)對(duì)應(yīng)額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓比例積分控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖如圖5-1所示。圖5-1 比例積分控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真框圖圖5-2 開(kāi)環(huán)比例控制直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型圖圖5-3 開(kāi)環(huán)空載啟動(dòng)轉(zhuǎn)速曲線圖 圖5-4 開(kāi)環(huán)空載啟動(dòng)電流曲線圖圖5-5 閉環(huán)比例控制直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型圖在比例控制直流調(diào)速系統(tǒng)中, 分別設(shè)置閉環(huán)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)放大系數(shù)k=0.56, 2.5, 30, 觀察轉(zhuǎn)速曲線圖, 隨著K值的增加, 穩(wěn)態(tài)速降減小, 但當(dāng)K值大于臨界值時(shí), 系統(tǒng)將發(fā)生震蕩并失去

10、穩(wěn)定, 因此K值的設(shè)定要小于臨界值。當(dāng)電機(jī)空載啟動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行后, 加負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速下降到另一狀態(tài)下運(yùn)行, 電流上升也隨之上升。 圖5-6 k=0.56轉(zhuǎn)速曲線圖圖5-7 k=0.56電流曲線圖圖5-8 k=2.5轉(zhuǎn)速曲線圖圖5-9 k=30轉(zhuǎn)速曲線圖圖5-10 閉環(huán)比例積分控制直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型圖圖5-11 PI控制轉(zhuǎn)速n曲線圖圖5-12 PI控制電流曲線圖在閉環(huán)比例積分( PI) 控制下, 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)無(wú)靜差調(diào)節(jié), 即,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。三 .【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】 經(jīng)過(guò)對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的仿真, 驗(yàn)證了比例部分能迅速響應(yīng)控制作用, 積分部分則最終消除穩(wěn)態(tài)誤差。比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)

11、點(diǎn), 又克服了各自的缺點(diǎn), 揚(yáng)長(zhǎng)避短, 互相補(bǔ)充。若要求PI控制調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性好, 又要求系統(tǒng)的快速性好, 同時(shí)還要求穩(wěn)態(tài)精度高和抗干擾性能好?？墒沁@些指標(biāo)是互相矛盾的, 設(shè)計(jì)時(shí)往往需要用多種手段, 重復(fù)試湊。在穩(wěn)、 準(zhǔn)、 快和抗干擾這四個(gè)矛盾的方面之間取得折中, 才能獲得比較滿意的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)六 雙閉環(huán)控制直流調(diào)速系統(tǒng)一【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 加深了解轉(zhuǎn)速、 電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性; 2. 研究調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法在系統(tǒng)中的作用和地位。三 【實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容】1. 仿真模型的建立: 打開(kāi)模型編輯窗口, 復(fù)制相關(guān)模塊, 修改模塊參數(shù), 模塊連接。2. 仿真模型的運(yùn)行; 仿真過(guò)程的啟動(dòng)

12、, 仿真參數(shù)的設(shè)置。圖6-1 電流環(huán)仿真模型圖當(dāng)KT=0.5時(shí), 電流環(huán)傳遞函數(shù) 圖6-2 KT=0.5時(shí)電流環(huán)仿真圖當(dāng)KT=0.25, 電流環(huán)傳遞函數(shù)圖6-3 KT=0.25時(shí)電流環(huán)仿真圖KT=1.0, 電流環(huán)傳遞函數(shù)圖6-4 KT=1.0時(shí)電流環(huán)仿真圖當(dāng)KT=0 .25時(shí), 很快地得到了電流環(huán)的階躍響應(yīng)仿真結(jié)果如圖6-3所示, 無(wú)超調(diào), 但上升時(shí)間長(zhǎng); 當(dāng)KT=1.0, 同樣得到了電流環(huán)的階躍響應(yīng)的仿真結(jié)果如圖6-4所示, 超調(diào)打, 但上升時(shí)間短。圖6-5 轉(zhuǎn)速環(huán)仿真模型圖圖6-6 轉(zhuǎn)速環(huán)空載高速起動(dòng)波形圖圖6-7 轉(zhuǎn)速環(huán)的抗擾波形圖三 .【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】 用工程設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速、 電流反饋

13、控制直流調(diào)速系統(tǒng)的原則是先內(nèi)環(huán)后外環(huán)。電流環(huán)設(shè)計(jì)完成后, 把電流環(huán)等效成轉(zhuǎn)速環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié), 再用同樣的方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。工程設(shè)計(jì)時(shí), 首先根據(jù)典型I型系統(tǒng)或II型系統(tǒng)的方法計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù), 然后利用Matlab下的Simulink軟件進(jìn)行仿真, 靈活修正調(diào)節(jié)器參數(shù), 直至得到滿意的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)七 異步電動(dòng)機(jī)定子電流測(cè)定及調(diào)速方式一【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì); 2. 理解坐標(biāo)變換的基本思路; 3. 進(jìn)一步掌握異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法; 4.學(xué)會(huì)M文件的編寫(xiě)與運(yùn)行。圖7-1 三相異步電動(dòng)機(jī)仿真模型圖二【實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容】1. 仿真模型的建立: 打開(kāi)模型編輯窗口, 復(fù)制相關(guān)模塊, 修改

14、模塊參數(shù), 模塊連接。2. 仿真模型的運(yùn)行: 仿真過(guò)程的啟動(dòng), 仿真參數(shù)的設(shè)置。圖7-2 三相異步電動(dòng)機(jī)電流仿真結(jié)果圖7-3 異步電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)過(guò)程的轉(zhuǎn)速仿真圖t=0.5, 加負(fù)載值30圖7-4 異步電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)和加載過(guò)程電流仿真結(jié)果圖圖7-3 異步電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)和加載過(guò)程的轉(zhuǎn)速仿真圖異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式額定條件下的磁鏈和機(jī)械特性曲線圖Un=380v, fn=50Hz, 圖7-4 額定條件下的磁鏈曲線圖 圖7-5 額定條件下的機(jī)械特性圖1. 調(diào)壓調(diào)速電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速保持為額定值不變, 隨著電壓的降低最大電磁轉(zhuǎn)矩減小。圖7-6 電壓在300V下的機(jī)械特性圖圖7-7 電壓在280V下的機(jī)械特性圖2.

15、 恒壓頻比, 基頻以下調(diào)速同步轉(zhuǎn)速下降, 最大電磁轉(zhuǎn)矩下降( 這里頻率為弧度制) 圖7-8 350/289下的機(jī)械特性圖圖7-9 280/231下的機(jī)械特性圖3. 電壓不變, 基頻以上調(diào)速最大電磁轉(zhuǎn)矩下降、 同步轉(zhuǎn)速上升。圖7-10 頻率為340rad/s下的機(jī)械特性圖圖7-11 頻率為380rad/s下的機(jī)械特性圖實(shí)驗(yàn)八 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流的測(cè)定一【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì); 2. 理解坐標(biāo)變換的基本思路; 3. 進(jìn)一步掌握異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法; 4.學(xué)會(huì)M文件的編寫(xiě)與運(yùn)行。二【實(shí)驗(yàn)步驟和內(nèi)容】1. 仿真模型的建立: 打開(kāi)模型編輯窗口, 復(fù)制相關(guān)模塊, 修改模塊參數(shù), 模塊連接。2. 仿真模型的運(yùn)行: 仿真過(guò)程的啟動(dòng), 仿真參數(shù)的設(shè)置。圖8-1 三相異步電動(dòng)機(jī)仿真模型圖在t=0.7s, t=1.0s, t=1.4s加階躍負(fù)載圖8-2 異步電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)和加載過(guò)程的電流仿真圖三 .【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】 在采用矢量控制技術(shù)后, 經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換, 能夠把交流電動(dòng)機(jī)的定子電流分解成轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量, 分別用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通, 能夠獲得和直流電動(dòng)機(jī)相仿的高動(dòng)態(tài)性能。在進(jìn)行異步電動(dòng)機(jī)仿真時(shí), 沒(méi)有必要對(duì)四種狀態(tài)方程逐一進(jìn)行, 只要以一種為內(nèi)核, 在外圍加上坐標(biāo)變換和狀態(tài)變換, 就可得到在不同坐標(biāo)系下、 不同狀態(tài)量的仿真結(jié)果。