直流脉宽调速系统研究仿真

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1、Matlab实验设计说明书题目：直流脉宽调速系统研究仿真姓名：学号：班级：指导教师：17摘要3第一章单闭环调速系统的动态数学模型41.1额定励磁下直流电动机的传递函数41.2仿真模型建立41.3晶闸管触发和整流装置的传递函数51.4比例放大器和测速发电机的传递函数61.5单闭环调系统的动态结构和传递函数6第二章双闭环直流脉宽调速系统的建模步骤92.1PWM发生器的建模92.2电动机本体模块参数的设置102.3仿真示例11第三章仿真结果133.1PWM发生器仿真结果133.2转速单环PWM直流调速系统的仿真结果133.3直流电机转速仿真图14心得体会16参

2、考资料1717摘要在介绍双闭环PWM直流调速系统原理基础上，根据系统的动、静态性能指标采用工程设计方法设计调节器参数，并运用Matlab的Simulink和PowerSystem工具箱、面向系统电气原理结构图的仿真方法，实现了转速电流双闭环PWM直流调速系统的建模与仿真。文章重点介绍了调速系统的建模和PWM发生器、直流电机模块互感等参数的设置，给出了PWM直流可逆调速系统的仿真模型和仿真结果，验证了仿真模型及调节器参数设置的正确性。关键词：直流脉宽；参数设置；仿真17第一章单闭环调速系统的动态数学模型为了进行系统的动态分析，必须搞清楚组成系统各环节的特性

3、，建立各环节的传递函数，最终建立起整个系统的动态数学模型——系统的传递函数。1.1额定励磁下直流电动机的传递函数 额定励磁下他励直流电动机的等效电路，其中电枢回路电阻R和电感L包含整流装置内阻和平波电抗器的电阻与电感在内。直流电动机有两个输入量，即理想空载整流电压Udo和负载电流IdL，前者为控制输入量，后者是扰动输入量。如果不需要表现出电流Id，通过结构图变换，可变成下图（a）；电流连续时直流电动机的动态结构图1.2仿真模型建立在Simulink环境下采用SimPowerSystems工具箱,建立图1所示的有制动通路不可逆直流PWM调速系统的仿真模型[

4、4],如图5所示。模型由PWM发生器、万能桥、直流电机、主电源和励磁电源等组成。其中,万能桥设置为1个桥臂的IGBT/Diodes,两个直流电源均为220V。仿真模型中需要设置的参数有:负载、PWM发生器的开关频率及占空比、电枢回路电感,其它值。171.3晶闸管触发和整流装置的传递函数  由于晶闸管整流装置总离不开触发电路，因此在分析系统时往往把它们看成一个整体，当作一个环节处理。这一环节的输入量是触发电路的控制电压Uct，输出量是理想空载整流电压Udo。如果在一定范围内将非线性特性线性化，可以把它们之间的放大系统Ks视作常数，则晶闸管触发和整流装置可以

5、看成是一个具有纯滞后的放大环节。  晶闸管触发和整流装置之所以存在滞后作用是由于整流装置的失控时间造成的。众所周知，晶闸管是一个半控型器件，在阳极正向电压下供给门极触发脉冲就能使其导通，一旦导通，门极便失去了控制作用。改变控制电压Uct，虽然触发脉冲相位可以移动，但是必须在正处于导通的元件完成其导通周期关断后，整流电压Udo才能与新的脉冲相位相适应，因此造成整流电压Udo滞后于控制电压Uct的情况。如下图所示，以三相半波纯电阻负载整流电路为例。假设在t1时刻A相晶闸管触发导通，控制角为下降为Uct1。如果控制电压t2时刻发生变化，由Uct1下降为Uct2

6、，但是由于A相晶闸管已经导通，Uct2引起的控制角的变化对它已不起作用，平均整流电压Udo1并不会立即生产反应，必须等到t3时刻后A相晶闸管关断，触发脉冲才有可能控制B相晶闸管。设Uct2对应的控制角为，则B相晶闸管在t4时刻才导通，平均整流电压变成Udo2。假设平均整流电压是在自然换相点变化的，则从Uct发生变化到Udo发生变化之间的时间便是失控时间。显然，失控时间Ts是随机的，它的大小随控制电压发生变化的时间而异，最大值是整流电路两个自然换相点之间的时间，取决于整流电路的形式和交流电源的频率。 不同整流电路的失流时间17整流电路形式单相半波单相桥式，

7、单相全波三相半波三相桥式，六相半波最大失控时间Tsmax/s0.020.010.00670.0033平均失控时间Ts/s0.010.0050.00330.001671.4比例放大器和测速发电机的传递函数  比例放大器和测速发电机的响应都可以认为是瞬时的，因此它们的传递函数就是它们的放大系数和反馈系数。1.5单闭环调系统的动态结构和传递函数  知道了各环节的传递函数后，根据它们在系统中的相互关系（参见下图），可以画出转速负反馈单闭环调速系统的动态结构图，如下图所示。转速负反馈单闭环调速系统动态结构图利用结构图的计算方法，可以求出转速负反馈单闭环调速系统的传

8、递函数为                  17  式中，——闭环控制系统的开环