实验报告册专业： 班级： 姓名： 学号： 课程： 电力传动控制系统 实验项目名称： 开环直流调速系统的仿真实验 实验时间：5-13—5-20 同组人：实验报告评分： 一、预习报告（实验课前了解实验目的，预习实验原理、实验步骤）：1、实验目的（简述）：1． 掌握开环直流调速系统的原理；2． 掌握利用simulink编程进行仿真的方法2、实验原理（简述）：直流电动机的转速方程为： (1)从转速方程可以看出，调节电枢供电电压Ua即可实现调速，这种调速方法的优点是既能连续平滑调速，又有较大的调速范围，且机械特性也很硬开环直流调速系统的电气原理图如图1.1所示三相晶闸管桥式整流电路经平波电抗器L为直流电动机电枢供电，通过改变触发器移相控制信号Uc，可以调节晶闸管的触发角α，从而改变整流电路的输出电压平均值Ud，实现直流电动机的调速图1.1 开环直流调速系统电气原理图开环直流调速系统数据直流电动机额定参数：UN=220V，IN=136A，nN=1460r/min，四极，Ra=0.21Ω，GD2=22.5N·m2。
励磁电压Uf=220V，励磁电流If=1.5A三相桥式整流器内阻为Rrec=0.5Ω平波电抗器Ld=20mH3、实验步骤：1．掌握直流电动机调压调速的原理2．分析三相桥式整流电路中触发角α与输出直流电压平均值之间的关系3．根据开环直流调速系统电气原理图，编制Simulink实验程序，上机调试，记录结果4．分析实验结果，完成书面实验报告，并完成相应的思考题二、实验数据（记录相应的表格或图表）：1、实验数据表格：1)设置模块参数供电电源电压 电动机参数励磁电阻： 励磁电感在恒定磁场控制是可取“0”电枢电阻： 电枢电感由下式估算： 电枢绕组和励磁绕组互感： 因为 所以 电动机转动惯量 ③额定负载转矩 ④模型参考数见表1—1表1.2直流电动机开环调速系统模型参数2）设置仿真参数：仿真算法ode15a，仿真时间1.5S，电动机空载启动，启动0.5s后加额定负载TL=171.4N.m2、实验图表：1）直流电动机开环调速系统仿真图如下 图1.32）启动仿真并观察结果:仿真的结果如图1.3所示。
其中图1.3.1是整流器输出端的电压波形（局部），图1.3.2是经平波电抗器后电动机电枢两端电压波形，该波形较整流器其输出端的电压波形脉动减少了许多，电压平均值在225V左右，符合设计要求图1.3.3和图1.3.4是电动机电枢回路电流和转速变化过程在全电压直接起动情况下，起动电流很大，在0.25s左右起动电流下降为零（空载起动），起动过程结束，这是电动机转速上升到最高值在起动0.5s后加额定电压负载，电动机的转速下降，电流增加图1.3.5是电动机的转矩变化曲线，转矩曲线与电流曲线成比例图1.3.6给出了工作过程中电动机的转矩—转速特性曲线通过仿真反应了开环晶闸管—直流电动机系统的空载起动和加载时的工作情况 1.3.1 1-3b1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6三、实验思考（完成相应的实验思考题，提出实验的改进方法）：1、三相桥式整流电路中触发角α与输出直流电压平均值Ud之间的关系： 2、开环直流调速系统转速n与转矩Te之间的关系： 电动机在额定磁通下的转矩系数： 理想空载转速，与电压系数成正比： 3、假设开环直流调速系统允许的最低转速为500r/min，根据所给电动机参数计算开环直流调速系统的静差率δ和调速范围D。
解：电动机的电动势系数： =0.1311 （v.min/r） 所以： （r/min） 静差率 *100%=30% 调速范围： =2.87实验项目名称： 转速闭环控制的直流调速系统仿真实验 实验时间：5-13—5-20 同组人：实验报告评分： 一、预习报告（实验课前了解实验目的，预习实验原理、实验步骤）：1、实验目的（简述）：1． 掌握转速闭环控制的直流调速系统原理；2． 掌握利用simulink编程进行仿真的方法2、实验原理（简述）：1． 直流电动机的调压调速原理从直流电动机的转速方程可以看出，调节电枢供电电压Ua即可实现调速2． 晶闸管装置整流原理三相晶闸管桥式整流电路经平波电抗器L为直流电动机电枢供电，通过改变触发器移相控制信号Uc，可以调节晶闸管的触发角α，从而改变整流电路的输出电压平均值Ud，实现直流电动机的调速。
3． 负反馈控制原理带转速负反馈的直流调速系统稳态结构图如图2.1所示系统由转速比较环节、偏差电压方大环节、电力电子变换器和测速反馈环节构成系统在电动机负载增加时，转速下降，转速反馈U n减小，而转速的偏差△U n将增加，同时放大器输出控制电压Uc增加，Uc的增加将使得晶闸管的触发角α减小，从而增大整流装置的输出电压平均值，为电动机提供更大的电枢电压Ua，从而增大电动机的电枢电流Ia电动机的电磁转矩为，运动方程为： （1）根据电磁转矩公式和运动方程可知，Ia的增加将使得电磁转矩增大，从而使得转速升高，补偿了负载增加造成的转速降图2.1 转速反馈闭环控制直流调速系统稳态结构图转速闭环控制直流调速系统数据直流电动机额定参数：UN=220V，IN=136A，nN=1460r/min，四极，Ra=0.21Ω，GD2=22.5N·m2励磁电压Uf=220V，励磁电流If=1.5A三相桥式整流器内阻为Rrec=0.5Ω平波电抗器Ld=10mH三相电源：相电压130V，频率50Hz，转速反馈系数Kn=0.0067，比例放大系数Kp=20（可按需要调节），饱和限幅为±10。
3、实验步骤：1.建立转速闭环控制直流调速系统的数学模型；2.编程进行转速闭环控制直流调速系统的仿真3.根据转速闭环控制直流调速系统稳态结构图，编制Simulink实验程序，上机调试，记录结果4.分析实验结果，完成书面实验报告，并完成相应的思考题二、实验数据（记录相应的表格或图表）：1、实验数据表格：1）带转速负反馈的直流调速系统的稳态特性方程为： 图2.2：带转速负反馈的有差直流调速系统组成电动机转速降为： 式中， ；为放大器放大倍数；为晶闸管整流器放大倍数；为电动机电动势常数； 为转速反馈系数；R为电枢回路总电阻从稳态特性方程可以看到，如果适当增大放大器的放大倍数,电动机的转速降n将减小，电动机将有更硬的机械特性，也就是说，在负载变化时，电动机的转速变换将减小，电动机有更好的保持速度稳定的性能 如果放大倍数过大，也可能造成系统运行的不稳定转速负反馈的有差调速系统的仿真模型如图2.4所示模型在图2.2开环调速系统的基础上增加了转速给定（），转速反馈n-feed,放大器Gain和反映放大器输出限幅的饱和特性模块Saturation,饱和限幅模块的输出时移相触发器的输入，其中转速反馈直接取自电动机的转速输出，没有另加测速发电机，取转速反馈系数 2）在例1的基础上观察带转速负反馈系统在不同放大器放大倍数是对转速变化的影响，模型主要参数见表。
表2.3转速负反馈有静差直流调速系统模型参数2、实验图表：1）试验连线图如图2.4所示： 图2.41）在额定转速=10，=5,10,20时的转速相应曲线Kp=10如图2.5.1所示，随着放大器放大倍数的增加，系统的稳态转速提高，即稳态转速降减小图2.5.2所示为=10时的电流响应波形，图2.5.2时1/2额定转速（=5）时的转速相应曲线，2.5.3电源电压曲线，2.5.4电动机的转矩变化曲线 2.5.1（Kp=10） 2.5.2（电流响应曲线） 2.5.3 2.5.4三、实验思考（完成相应的实验思考题，提出实验的改进方法）：1、 根据所给数据，计算在同样的负载扰动下，转速闭环控制直流调速系统的转速降和开环直流调速系统转速降之间的关系： 2、 在理想空载转速相同的情况下，计算转速闭环控制直流调速系统与开环直流调速系统静差率之间的关系： 3、 如果电动机的最高转速都是nN，而对最低速静差率的要求相同，计算转速闭环控制直流调速系统与开环直流调速系统调速范围之间的关系： 中小企业和大企业，这些大大小小经济细胞的多样性和互补性，形成了经济生活中丰富多彩的“生态平衡”。