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1、南昌工程学院电力电子装置及控制技术实验指导书电气工程及其自动化专业赵冉编2010 年 6 月目目 录录实验一 直流电动机起动 实验.实验二 异步电动机起动 实验.实验三 晶闸管三相控直流电动机调速实验.实验四 电流跟踪型 PWM 直流电机闭环调速实验.实验五 直流伺服状态反馈控制系统 实验.实验六 DC/DC 电路闭环控制系统实验.实验七 PWM 控制逆变器实验.实验八 功率因数校正实验.实验一实验一 直直流流电电动动机机起起动动 实实验验一、实验目的一、实验目的1 了解直流电机的控制技术2 熟悉直流电机的启动特性二、实验设备和仪器二、实验设备和仪器 1.电脑 2.MATLAB 软件三、实验内
2、容及要求三、实验内容及要求 1.建立直流电机串级调速系统2.建立直流电机的启动子系统四、实验原理及步骤四、实验原理及步骤 实验原理 建立他励直流电动机电枢回路串接电阻起动的仿真模型，选取标准5 马力、额定电枢 电压 240V、额定转速为 1750rpm、额定励磁电压为 300V 的直流电机。图图 直直流流电电机机串串电电阻阻起起动动仿仿真真模模型型 图图 起起动动器器子子系系统统从 Electrical Sources 模块子集中拖拽 DC Voltage Source 模块到模型窗口中，经过适当的 旋转，设置电压为 300V，连接到直流电机的磁场绕组。从Simulink 的常用模块集中拖拽
3、Constant 和 Scope 分别作为负载转矩和示波器。再次拖拽DC Voltage Source 模块到模型窗口 中作为电枢的电源。将一个串接3 个电阻起动的起动器封装成一个子系统。五、实验结果分析及实验报告要求五、实验结果分析及实验报告要求 1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。 2.写出符合规范的试验报告实验二实验二 异步电机启动实验异步电机启动实验一、实验目的一、实验目的1 了解异步电机控制技术2 熟悉异步电机的启动特性二、实验设备和仪器二、实验设备和仪器 1电脑 2MATLAB 软件三、实验内容及要求三、实验内容及要求 1.建立异步电机的启动模型2.对异步电机的角速度、机械转矩、
4、电枢电流进行观测四、实验原理及步骤四、实验原理及步骤 建立的绕线转子异步电动机转子串电阻运行仿真模型。对其中测量分路器（Machine Measurement Demux）的设置只选择转子电流 ir_abc、转速 wm、和电磁转矩 Te。而串接的电阻可以 从元件(Elements)子模块集中得到，具体做法是：选择串联 RLC 分支（Series RLC Branch） ，然后设 置电阻为 1，电感为零，电容为无穷大。使用 Selector 元件（在 SimulinkSignal Routing 子模块集中）从输出的信号中提取所要求的单 路信号。三相对称交流电源采用星型接法，考虑逆时针方向为正旋
5、转方向。因此 A、B、C 三相电压 的初始相位分别设置为 240、120、0而它们的幅值都是 310V。示波器可在 SimulinkSink 子模块 集中得到。在运行仿真之后，从示波器 Scope 中得到异步电动机起动过程的 B 相转子电流、转速以 及转矩的变化曲线。五、实验结果分析及实验报告要求五、实验结果分析及实验报告要求 1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。 2.写出符合规的试验报告实验三实验三 晶闸管三相控直流电动机调速实验晶闸管三相控直流电动机调速实验一、实验目的一、实验目的1 了解晶闸管相控调压技术技术2 熟悉晶闸管电机调速系统的工作原理二、实验设备和仪器二、实验设备和仪器 1电
6、脑 2MATLAB 软件三、实验内容及要求三、实验内容及要求 1.搭建晶闸管全桥整流电路2. 搭建他励直流电压调速系统四、实验原理及步骤四、实验原理及步骤 建立一个晶闸管三相全控桥供电的他励直流电动机转速开环控制系统仿真模型。电动机的额定 参数如下：，已知电机转子以及负载的飞V220NUA32NIr/min850Nn5 . 0aR轮惯量总计为，励磁绕组电压，滤波电抗器为。当整流桥触发22mN49GDV220fUH01. 0角在 7 秒钟内从 35变成为 0时，观察该直流电机在带有额定负载的情况下，电动机电枢两端电 压，电磁转矩以及转速随时间变化的仿真曲线。建立 MATLAB/Simulink
7、仿真模型如图，设置 A 相交流电压源的参数，B 相和 C 相的参数设置和 A 相基本相同，只是相角分别为和。120o240o五、实验结果分析及实验报告要求五、实验结果分析及实验报告要求 1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。 2.写出符合规范的试验报告实验四实验四 电流跟踪型电流跟踪型 PWM 直流电机闭环调速直流电机闭环调速一、实验目的一、实验目的1 了解全控型 DC/DC 变换器的工作原理2 掌握 PWM 直流电机调速控制方法二、实验设备和仪器二、实验设备和仪器 1.电脑 2.MATLAB 软件三、实验内容及要求三、实验内容及要求 1.搭建 Buck 型降压电路2. 直流电机闭环调速系统四
8、、实验原理及步骤四、实验原理及步骤 建立一个电流跟踪型 PWM 直流电机闭环调速系统的仿真模型。直流电机的参数如下：额定功 率、额定电枢电压、额定励磁电压、电枢电阻、电枢电感。10kW240V240V0.50.01Ha) 速度控制器子系统 b)电流控制器子系统五、实验结果分析及实验报告要求五、实验结果分析及实验报告要求 1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。 2.写出符合规范的试验报告实验五实验五 直直流流伺伺服服状状态态反反馈馈控控制制系系统统 实实验验一、实验目的一、实验目的1 了解直流电机的反馈控制原理2 掌握反馈系统设计方法二、实验设备和仪器二、实验设备和仪器1MATLAB 软件2.
9、电脑三、实验内容及要求三、实验内容及要求 1.搭建直流电机反馈控制系统2.对控制系统参数进行设计四、实验原理及步骤四、实验原理及步骤 直流电机模块的参数设置如图所示。仿真算法采用 ode15s(stiff/NDF)。仿真结果如图 25 所示。 可见，该直流伺服系统的动态性能很好，转角的变化曲线没有超调。电枢电流和电磁转矩的变化曲 线动态过程都有两个部分：前一部分为正，使电机正向加速；后一部分为负，为制动过程。五、实验结果分析及实验报告要求五、实验结果分析及实验报告要求 1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。 2.写出符合规范的试验报告实验六实验六 DC/DCDC/DC 电路闭环控制系统实验电路
10、闭环控制系统实验一、一、实验目的实验目的1.初步熟悉 simulink 工具箱中各仿真模块 2.了解 DC/DC 变换器的基本仿真方法 3.理解 PID 控制的原理 二、实验设备和仪器二、实验设备和仪器 1电脑 2MATLAB 软件 三、实验内容及要求实验内容及要求1绘制简单电路2设置参数实现仿真。 四、实验原理及步骤四、实验原理及步骤 采用编程和 simulink 仿真相混合的方法设计 Buck 变换器的闭环控制。方法，在如下图中设置 PID 控制器的参数，并调整参数使系统输出得到优化，并得到 PID 控制器的传递函数，计算校正后 的系统传递函数。绘制 Bode 图和根轨迹图。观察其稳定性，
11、再回到仿真条件下对 PID 参数，反馈 系数进行修改。最后对系统输入阶跃信号，观察其超调和调节时间，并继续修改 PID 参数，在此过 程中寻找 P,I,D 与系统输出特性之间的关系规律。得到最终的 Bode 图和根轨迹方程。 绘制根轨迹方程的命令： num= ; den= ; rlocus(num,den)五、五、实验结果分析及实验报告要求实验结果分析及实验报告要求 1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。 2.写出符合规范的试验报告实验七实验七 PWM 控制逆变器实验控制逆变器实验一、一、实验目的实验目的1.初步熟悉 simulink 工具箱中各仿真模块 2.了解 DC/AC 变换器的基本仿真
12、方法 3.掌握 PWM 控制技术 二、二、实验设备实验设备 1. 电脑 2. MATLAB 软件 三、三、实验内容及要求实验内容及要求1绘制简单电路2学会 DC/AC 变换器的基本仿真方法 四、实验原理及步骤 建立如下的单相全桥逆变电路，采用 PWM 控制，得到仿真波形。并尝试在输出端加入隔离变 压器。五、五、实验结果分析及实验报告要求实验结果分析及实验报告要求 1. 包含实验目的、实验项目、实验步骤。 2. 写出符合规范的试验报告实验八实验八 功率因数校正实验功率因数校正实验一、实验目的一、实验目的1.初步熟悉 simulink 工具箱中各仿真模块 2.了解 AC/DC 变换器的基本仿真方法 3.会使用仿真模块建立简单电路仿真系统二、实验设备和仪器二、实验设备和仪器 1. 电脑 2. MATLAB 软件三、实验内容及要求三、实验内容及要求 1绘制简单电路2验证单相功率因数校正电路四、实验原理及步骤四、实验原理及步骤 验证单相 Boost 整流电路的功率因数校正功能，自己设置 Boost 电路的参数。在 simulink 仿真 环境下搭建电路完成之后观察输入端的电压和电流，并记录下仿真波形，再将搭好的电路改成单相 桥式不控整流电路，观察波形。AC五、实验结果分析及实验报告要求五、实验结果分析及实验报告要求 1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。 2.写出符合规范的试验报告
