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    实验一开环直流调速系统的仿真实验

    时间:2020-06-29 09:11:19来源:小小文档网本文已影响

    实验一 开环直流调速系统的仿真 一、实验目的 1、熟悉并掌握利用MATLAB中Simulink建立直流调速系统的仿真模型和进行仿真实验的方法。

    2、掌握开环直流调速系统的原理及仿真方法。

    二、实验内容 开环直流调速系统的仿真框图如图1所示,根据系统各环节的参数在Simulink中建立开环直流调速系统的仿真模型,按照要求分别进行仿真实验,输出直流电动机的电枢电流Id和转速n的响应数据,绘制出它们的响应曲线,并对实验数据进行分析,给出相应的结论。

    图1 开环直流调速系统的仿真框图 开环直流调速系统中各环节的参数如下:
    直流电动机:额定电压UN = 220 V,额定电流IdN = 55 A,额定转速nN = 1000 r/min,电动机电势系数Ce= 0.192 V·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 s。

    电枢回路总电阻R =1.0 Ω,电枢回路电磁时间常数Tl = 0.00167 s,电力拖动系统机电时间常数Tm = 0.075 s。

    对应额定转速时的给定电压Un*=4.364V。

    三、实验步骤 1、根据开环直流调速系统的各环节参数建立空载时的Simulink仿真框图,如图2所示。

    图2 空载时开环直流调速系统的仿真框图 2、 设置合适的仿真时间,利用out器件或示波器将相关数据输出到MATLAB的Workspace中,并在MATLAB中利用plot(X,Y)函数绘制出空载时直流电动机的电枢电流Id和转速n的响应曲线,记录并分析实验数据,给出相应的结论。

    3、根据开环直流调速系统的各环节参数建立带负载时的Simulink仿真框图,如图3所示。

    图3 带负载时开环直流调速系统的仿真框图 4、 设置合适的仿真时间,在1s时分别加入负载电流为IdL=10、20、50A,利用out器件或示波器将相关数据输出到MATLAB的Workspace中,并在MATLAB中利用plot(X,Y)函数绘制出在1s时加入负载电流分别为IdL=10、20、50A时直流电动机的电枢电流Id和转速n的响应曲线,记录并分析实验数据,给出相应的结论。

    5、 设置合适的仿真时间,在1s时分别加入负载电流为IdL=20A,修改给定电压Un*的值(取3组不同的值),利用out器件或示波器将相关数据输出到MATLAB的Workspace中,并在MATLAB中利用plot(X,Y)函数绘制出在1s时加入负载电流分别为IdL=20A时直流电动机的电枢电流Id和转速n的响应曲线,记录并分析实验数据,给出相应的结论。(证明开环时转速降落只与负载电流有关,而与给定电压无关。) 四、 数据分析 T/s 0 0.01 0.05 0.5 1 1.1 1.5 Id/A 0 174.95 102.06 0.37 0.05 0.11 0.05 n/r*min 0 102.95 481.2 999 1000.1 1000.1 1000.1 在0~1s里,电流快速减小,1s后,电流趋于平稳;
    而在0~1s里,电机转速快速上升,1s后达到稳定。

    T/s 0 0.01 0.05 0.5 1 1.2 1.5 Id1/A 0 174.45 102.06 0.37 0.02 9.37 10.12 n1/r*min 0 102.95 481.2 998.92 1000.1 951.63 948.04 Id2/A 0 174.45 102.06 0.37 0.02 18.73 20.12 n2/r*min 0 102.95 481.2 998.92 1000.1 902.74 896.01 Id3/A 0 174.45 102.06 0.37 0.02 46.75 49.97 n3/r*min 0 102.95 481.2 998.92 1000.1 756.76 739.96 由上表可知,在0~1s内,随着id的减小,n逐渐增大;
    在1s时突加负载电流,id逐渐增大,n逐渐减小;
    且随着负载电流的增大,id增大越明显,n减小越明显。

    T/s 0 0.01 0.05 0.5 1 1.2 1.5 Id1/A 0 395.69 229.82 0.59 0.02 19.138 20.5 n1/r*min 0 265.49 1122.5 2289.1 2291.7 2194 2187.6 Id2/A 0 598.33 346.85 1.18 0.17 18.75 20.16 n2/r*min 0 364.14 1675 3433.5 3437.5 3340.2 3333.4 Id3/A 0 801.62 474.26 1.84 -0.07 18.52 19.7 n3/r*min 0 452.76 2171.2 4577.9 4583.3 4486 4479.3 对上表分析,随着给定电压的升高,电枢电流在0~1s所达到的峰值也随着提高,在1s时加入20A固定负载电流后,电枢电流上升的幅度基本相同;
    电机转速跟电枢电流变化基本相似。

    在Un*分别为10V、15V、20V时,转速降落分别为 Δn1=2289.1-2187=102.7(r/min) Δn2=3437.5-3333.4=104.1(r/min) Δn3=4583.3-4479.3=104(r/min) 可以看出Δn1≈Δn2≈Δn3,因此可证明转速降落于给定电压Un*无关。

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