他励直流电动机反接制动仿真一、 工作原理 直流电动机的反接制动分为电压反向的反接制动和倒拉反接制动电压反 向反接制动作用用于电动机的快速停机，而倒拉反接制动用于低速下放位能负 载反接制动就是通过调换电动机电枢电压方向以改变电枢电流方向，从而使电 动机的电磁转矩方向发生改变，最终实现电动机制动当电动机在电动运转状态下以稳定的转速n运行时候，如图1-1所示，为了使 工作机构迅速停车，可在维持励磁电流不变的情况下，突然改变电枢两端外施电 压的极性，并同时串入电阻，如图1-2所示由于电枢反接这样操作，制动作用 会更加强烈，制动更快电机反接制动时候，电网供给的能量和生产机械的动能 都消耗在电阻Ra+Rb上面图1-1 制动前的电路图Uf图1-2 制动后的电路图同时也可以用机械特性来说明制动过程电动状态的机械特性如下图三的特性 1 n与T的关系为E = C ① nET = C ① ITaE = U - R Ia a aUR a a TC① C C①2E E TE U -R I— — a a aC① C①EE电压反向反接制动时，n与T的关系为上・t)_ ( Un — —( a —C① C C①2E E T其机械特性如图1-3 中的特性 2。
设电动机拖动反抗性恒转矩负载，负载特性如 图 1-3 中的特性 31T图 1-3 反接制动迅速停机过程制动前，系统工作在机械特性 1 与负载特性 3 的交点 a 上，制动瞬间，工作点平移到特性2上的b点，T反向，成为制动转矩，制动过程开始在丁和匚的共L同作用下，转速n迅速下降，工作点沿特性2由b移至c点，这是n — 0，应立 即断开电源，使制动过程结束否则电动机将反向起动，到d点去反向稳定运行电压反向反接制动的效果与制动电阻R的大小有关，R 小,制动过程短，停 bb机快，但制动过程中的但制动过程中的最大电枢电流，即工作于b点时的电枢电流 I 不得超过 I — (1.5 — 2.0) I 由图 1-3 可知，只考虑绝对值时ab a max aNT U + EI — a b-ab R + Rab式中，E =E由此求得电压反接制动的制动电阻为baU + ER ' ——a b — Rb I aa max使用Simulink建立直流电动机的电压反向反接制动的仿真模型，仿真分 析获得转速电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线二、电机参数及其计算 •电动机：益-=150kW；忌—=1200厂#血；=350A；豪厘=0.05©。
•主回路：班日=0.0812； £=2却•负载及电动机转动惯量：田尸=125蜒•疵"计算得到此直流电动机的相关参数如下TT _ T P一 240-350*0.05•电势常数：G 二 = 1200 =0.185“Iq 0185转矩常数：G*=L03二1-03工打 2 x 10 5125x0.0S375 x 0.1Kx0_l£2=0.8j• 电磁时间常数：跖二=0_08 =0.025用机电时间常数：三、仿真步骤1.仿真原理图Ided SwiidiIdeal E^ilxh]0：7硼 =X*05»p-i1Ssj-H5 ftJJCErre- RLE BrandilrE3广…图1 他励直流电动机反接制动仿真原理图2.子系统模块2.1 DC Machine 模块在对话框中，直流电机模块的具体参数设置如图2-1所示图2-1 DC Machine模块参数设置2.2 Series RLC Branch 模块此模块中，Series RLC Branch 模块中，Resistor(Ohms)设置为 10000,、 Inductance(H)设置为 0、Capacitance(Ohms)设置为 inf;Series RLC Branch1 模块中，Resistor(Ohms)设置为 5,、Inductance(H) 设置为0、Capacitance( Ohms) 设置为 inf; 女口 图 2-2 所示图 2-2-1 Series RLC Branch 模块参数 图 2-2-2 Series RLC Branch1 模块参数2.3 Timer 模块设置参数如图2-3所示皈| Source Block Parameters: TimerTimer (naskj (lihlcjGenerates b signal changing at ape匚i£i石d. tines.If a signal value is not specified at time zeroj the outpui is hept at 0 unil1 th^ first specified transition tine・列 Source Bloizk Parameters: Timer!Timer Giasb〕 (link)CeiiBraies a. signal charLEing at specified tines ・If a signal value is not specified at ■+ ime xieiDy ihc □u.'tpurt is kept at 0 until the fii^t specified transition time・图2-3-1 Timer模块参数2.4 Ideal Switch 模块参数如下图所示图2-3-2 Timer1模块参数图 2-4-1 Ideal Switch 模块参数2.5 XY Graph 模块 参数如下图所示图 2-4-2 Ideal Switch1 模块参数2.5其他参数设置直流电压参数设置为240V, constant的值设置为120、. Constantl的值设置 为0、Gain的参数设为9.88.四、仿真结果分析1、仿真结果图4-1他励直流电动机电压反向反接制动仿真结果图4-2他励直流电动机电压反向反接制动时电压的变化H XV Graph 上 I =丨回l a J图4-3他励直流电动机反接制动转速一电流关系仿真结果 3.结果分析通过图4-1可以看出当在电机的电压反向反接制动时，转速慢慢减小直 至零，而回路电流则突变为零。
由此可以知道电压反接制动可以实现电机的 快速停止图4-2可以知道他励直流电动机电压反向反接制动时电压的变化，在制 动的一瞬间减小然后在很短的时间内变大，但是低于原来回路的电压，之后 慢慢减小图4-3表示的是转速与电流的关系，制动前转速保持不变，制动后转速 慢慢的减小，直至电动机停止通过此次的Matlab的仿真，我学会了怎么样去设置参数和调节参数， 对图中所表达的含义有了更深一步的理解，希望在以后的日子里更加刻苦的 学习知识。