晶闸管开环直流调速系统的 MATLAB 仿真

一， 转速反馈控制直流调速系统的matlab仿真 1,基本原理：

根据自动控制原理，将系统的被调节量作为反馈量引入系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值对系统进行控制，可以有效地抑制甚至消除扰动的影响，而维持被调节量很少变化或不变，这就是反馈控制的基本作用。在负反馈基础上的“检查误差，用以纠正误差”这一原理组成的系统，其输出量反馈的传递途径构成一个闭环回路，因此被称作闭环控制系统。在直流系统中，被调节量是转速，所构成的是转速反馈控制的直流调速系统。

2，下图是转速负反馈闭环调速系统动态结构框图

各个环节的参数如下：

直流电动机：额定电压UN=220V，额定电流IdN=55A，额定转速nN=1000r/min，电机电动势常数Ce=0.192V?min/r。

假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数Ks=44，滞后时间常数Ts=0.00167。

电枢回路总电阻R=1Ω，电枢回路电磁时间常数Tl=0.00167s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s。

转速反馈系数α=0.01V?min/r。 对应的额定电压Un*=10V。

在matlab的simulink里面的仿真框图如下

其中PI调节器的值暂定为Kp=0.56，1/τ=

分 数: ___________

任课教师签字：___________

华北电力大学研究生结课作业

学 年 学 期：2012上半学年

课 程 名 称： 交流电机及其控制 学 生 姓 名：吴庆龙

学 号： 2112213122

提 交 时 间： 2012.6.14

直流电机调速的MATLAB仿真

一．直流调速系统组成简介

直流调速主要有三种方法：改变电枢电阻调速法、减弱磁通调速法以及调节电枢电压调速法。调节电枢电压调速法所得到的人为机械特性、转速的稳定性好，能在基速以下实现平滑调速。所以直流调速系统往往以调压调速为主，只有当转速大于额定转速时才辅以弱磁调速。

目前，直流调速系统可分为两大类，一种是相控整流器—电动机系统，此系统的直流电压源为相控整流器，它把交流电直接转换为可控的直流电源；另一种是直流脉宽变换器，它先把交流电变换成不可控的直流电，然后再用PWM方式输出直流电压。

本次直流调速仿真采用相控整流器—电动机系统。系统的电气模型如下图所示：

图1 直流调速系统大致结构

这是控整流器—电动机系统比较简单的控制原理图，但却包含了系统的大致组成部分：控制部分、可调直流电源部分、直流电动机。由于仿真采用SIMUL

《单片机原理及接口技术》

课程设计报告

课题名称学院 专业 班级 姓名 （学号）时间

直流PWM调速系统的MATLAB仿真

自动控制与机械工程学院

机械设计制造及自动化

2016-1-9

摘 要

直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。

本文设计的直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。

关键词：直流电机调速；H桥驱动电路；LED显示器；51单片机

2

ABSTRACT

DC motor has a good startup performance and speed characteristics, it is characterized by st

晶闸管直流调速系统的应用

维普资讯 htt:p/www./qvci.cpom第 20第 5期卷2 007 9月年

Dv lp& In n vt on a h rn& E e it a Po u t eoeme t n oi a of c M iyel cc l rrd s c机电产品开与崭崖

V o.N . o1 20, 5Se,0 0 p. 27闸管晶流直调速系统的用应赵梅花 .吴锐 .付军 (.阳大学机 电程学工院 .南洛河 4阳1 2; 2西特宁钢，夏宁宁 8西0 0 )1洛03 .7 1 0 5摘 要：介绍 了闸管晶直流调速系的统原理及直流可 调逆速的实 方法现并，结合工程应用实例，验证了晶闸 直管流调速是一种 积小体控、制方便、速性快好、效率高、经 济性好的调速 法方。关键词晶：管；闸变流器 直；流动电机；直调流速中图分 类号：T 2文献标识码 A:文章编号： 1 0—6 3 ( 0 57 1 08 P 1 02 67 02 0)— 5— 3

好效、率高经济、性、好体小积控、方制便、运行声噪

0引言直流电机动和交流电动相机比其，制造工艺 复杂， 生产成本高维.修困难，备需直有流电源才能使用。但因直流电机动具有广宽的

目录

目录 ............................................................................................................................................................... - 1 - 1 绪论 ......................................................................................................................................................... - 2 -

1.1 直流调速系统概述 ................................................................................................................... - 2 - 1.2 MATLAB简介 .........................................

实验二 单闭环直流调速系统MATLAB仿真

一、实验目的

1.掌握单闭环直流调速系统的原理及组成； 2.掌握单闭环直流调速系统的仿真。

一、实验原理

Ks 1/RTLs?1PI Tss?1 RTms 1/Ce α

三、实验内容

基本数据如下：

直流电动机：220V，55A，1000r/min.Ce=0.192Vmin/r.允许过载倍数为1.5； 晶闸管装置放大系数：Ks=44；Ts=0.00167s； 电枢回路总电阻：R?1.0?； 时间常数：Tl?0.017s,Tm?0.075s； 转速反馈系数：??0.01V/A； 给定电压为10V

四、实验步骤

1．根据原理和内容搭建电路模型； 2．设置各元器件的参数；

Step: step time=’0’ final valve=’10’ Intergrator 的限幅值为正负10

Kpi=0.25,1/τ=3; Kpi=0.56,1/τ=11.43; Kpi=0.8,1/τ=15;

3．设置仿真参数：仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。 4．仿真实现。

五、实验报告

1.绘制负载电流为零时电流及转速输出波形； 2.绘制负载电流为额定电流时电流及转速输出波形

MATLAB仿真技术报告1

题目：转速反馈单闭环直流调速系统仿真

直流电机模型框图如下图所示，仿真参数为R=0.2，Tl=0.012，Tm=0.09，Ce=0.1。本次仿真采用算法为ode45，仿真时间2s。 1、开环仿真：

用Simulink实现上述直流电机模型，直流电压Ud0取420V，

0~1s，电机空载，即Id=0； 1s~2s，电机满载，即Id=150A。

(1) 画出转速n的波形，根据仿真结果求出空载和负载时的转速n以及静差率s。 (2) 画出电枢绕组电流波形。

1.负载时的转速波形如上图，在Id的作用下。在一秒后，波形会有个明显的下降，这是因为在负的扰动下，

经过负反馈，导致转速下降，输出的转速波形如图

由图中标尺功能可得出，空载时转速n=4200rpm负载时转速ns=3900rpm。 由静差率公式s=

?????????

可知 s=

4200?3900

4200

=0.0714.

2.上图是电枢绕组电流波形，因为是有了电流Id扰动，在一秒后有了一个电流分量，如果在电流Id为零的

时候，电枢绕组电流的波形应该在电机平稳运转之后降为0，或者有一个极为细微的电流。从图中可以看出，电流在1s后不为零，这就是受到扰动阶跃信号影响的结果。

2、闭环

I

任务书

1.设计题目

转速、电流双闭环直流调速系统的设计

2.设计任务

某晶闸管供电的双闭环直流调速系统，整流装置采用三相桥式电路， 基本数据为：

直流电动机：Un=440V，In=365A，nN=950r/min，Ra=0.04, 电枢电路总电阻R=0.0825, 电枢电路总电感L=3.0mH, 电流允许过载倍数=1.5，

折算到电动机飞轮惯量GD2=20Nm2。

晶闸管整流装置放大倍数Ks=40，滞后时间常数Ts=0.0017s 电流反馈系数=0.274V/A (10V/1.5IN) 转速反馈系数=0.0158V min/r (10V/nN) 滤波时间常数取Toi=0.002s，Ton=0.01s

=

=

=15V；调节器输入电阻Ra=40k

3.设计要求

(1)稳态指标: 无静差 (2)动态指标:电流超调量

5%；采用转速微分负反馈使转速超调量等于0。

II

目录

任务书............................................................................................................................... I 目录....

信息工程学院 11级应用电子（4）班 杨汉良 3111002718

实验二 晶闸管直流调速系统主要单元的调试

一、实验目的

(1)熟悉直流调整系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。 (2)掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。 二、实验所需挂件及附件 序号 1 型 号 DJK01 电源控制屏 备 注 该控制屏包含“三相电源输出”，“励磁电源”等几个模块。 2 3 DJK04 电机调速控制实验 I 该挂件包含“给定”，“电流调节器”，“速度变换”，“电流反馈与过流保护”等几个模块。 DJK04-1 电机调速控制实验 该挂件包含“转矩极性鉴别”、“零电平鉴别”、II 4 5 6 7 DJK06 给定及实验器件 DJK08可调电阻、电容箱 慢扫描示波器 万用表 “逻辑变换控制”等几个模块。 自备 三、实验内容 (1)速度调节器的调试 (2)电流调节器的调试 四、实验方法

将DJK04挂件的十芯电源线与控制屏连接，打开电源开关，即可以开始实验。

(1)速度调节器的调试 ①调节器调零

1

将DJK04中“速度调节器”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻120K接到“速度调节器”的“4”、“5”

目录

绪论................................................................ 2 摘要................................................................ 3 1 设计任务及要求.................................................... 4

1.1初始条件 ................................................... 4 1.2要求完成任务 ............................................... 4 2 开环直流调速控制系统组成及原理.................................... 4

2.1直流电机调压调速原理 ....................................... 4 2.2晶闸管整流器-电动机系统组成及原理 .......................... 5 2.3直流电动机开环调速系统仿真的原理 ...................