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1、直流电动机仿真研究.(DOC)一、绪论1、本课题研究意义直流电动机拥有优秀的启动、制动性能，宜于在较大范围内光滑调速。长久以来，在电动机调速领域中，直流调速方法向来占主要地位。与沟通电动机对比，直流电动机有优秀的调速性能，它的调速范围较广；调速连续光滑；经济性好，设施投资较少，调速消耗较小，经济指标高;调速方法简易，工作靠谱。在很多工业部门，比如大型轧钢设施、大型精细机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设施要求严格线速度一致的地方等，往常都采纳直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机往常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各样生产机械工作，向负载输出机械能。在控制系
2、统中，直流电机还有其余的用途，比如测速电机、伺服电机等。Matlab语言是一种面向科学工程计算的高级语言，它集科学计算、自动控制、信号办理、神经网络、图像办理等功能于一体，是一种高级的数学剖析与运算软件，可用作动向系统的建模和仿真。当前，电机控制系统愈来愈复杂，不停有新的控制算法被采纳。仿真是对其进行研究的一个重要的不行缺乏的手段。Matlab的仿真研究功能被成功方便地应用到各样科研过程中。直流电动机是将直流电能变换为机械能的电动机，经过此次课程设计使我学会用MATLAB进行基本仿真，经过课程设计实践，建立正确的设计思想，培育综合运用MATLAB进行仿真，提升对直流电机知识的理解能力，解决实质
3、问题的能力。学习使用MATLAB的一般方法、步骤，掌握Simulink的使用方法，以及其强盛的仿真功能。学会用MATLAB仿真软件仿真直流电动机的机械特征，直流电动机的起动和制动，直流电动机调速仿真，此中包含直流电动机的直接起动仿真，直流电动机电枢串连电阻起动仿真，直流电动机的能耗制动仿真，直流电动机反接制动仿真，直流电动机改变电枢电压调速仿真和直流电动机改变励磁电流调速仿真。经过此次设计，加强了我的自我着手能力，认识直流电动机的各样人为改变参数的操作特征，理论联系实质，在实质的工作过程中踊跃地去发现问题、解决问题。/2、课题的主要内容认识直流电机工作原理、构造、基本电磁关系的基础上，对直流电
4、动机的人为机械特征进行绘制，并且经过运用不一样的起动和制动、调速方法对直流电动机的暂态过程进行仿真研究。而更好的理解直流电动机的的控制特征、控制规律、和工作特征。1. 学习并掌握直流电机的基本理论，理解直流电动机的基本工作原理与工作特征。2. 经过改变电枢电压、电枢电阻、改变磁通等方法获取各样人为机械特征，并经过仿真得出结果。3. 直流电动机的起动运用直接起动或减压起动、电枢串电阻起动等方式，制动运用回馈制动、反接制动、能耗制动等方式对直流电动机的起动和制动进行仿真剖析，成立仿真模型同时给出仿真结果。4. 调速剖析主假如经过串连电阻、改变电枢电压或改变励磁电流调速方式来实现。成立仿真模型。5.
5、 娴熟掌握Matlab的simulink和Powersystem工具箱，以调速系统的电气原理构造图为基础，弄清楚系统的构成，并在模块库中找出相应的模块，达成对各个构成环节的元件参数配置，对系统进行仿真，并给出结论。3、程序实现思路一直流电动机的机械特征仿真：1. 直流电动机的人为机械特征主要有改变电枢电压,改变电枢电阻和改变磁通三种状况。依据已知的直流电动机的参数，使用MATLAB编制M文件，经过计算能够画出直流电动机的人为机械特征曲线。他励直流电动机和串励直流电动机的工作特征不一样，经过仿真计算能够获取这些特征曲线。二直流电动机的起动和制动仿真:(1) 直流电动机的直接起动仿真，直流电动机直
6、接起动时，起动电流很大，可达额定电流的10-20倍，由此产生很大的冲击转矩。在实质运行时不一样意直流电动机直接起动。要求使用Simulink对直流电动机的直接启动过程成立仿真模型，经过仿真获取直流电动机的直接启动电流和电磁转矩的变化过程。（ 2）直流电动机电枢串连电阻起动仿真:成立他励直流电动机电枢串连三级电阻起动的仿真模型，仿真剖析其串连电阻起动过程，获取起动过程的电枢电流，转速和电磁转矩的变化曲线。（ 3）直流电动机的能耗制动仿真要求使用Simulink成立直流电动机的能耗制动的仿真模型，仿真剖析获取转速，电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。（ 4）直流电动机反接制动仿真要求使用Simuli
7、nk成立直流电动机的电压反向反接制动的模型，仿真剖析获取转速，电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。三直流电动机调速仿真：他励直流电动机的调速方法有三种，即电枢回路串电阻调速，改变电枢电压调速和改变励磁电流（减弱磁通）调速。（ 1）直流电动机改变电枢电压调速仿真要求适用Simulink成立他励直流电动机的改变电枢电压的仿真模型，仿真剖析获取转速，电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。（ 2）直流电动机改变励磁电流调速仿真要求使用Simulink成立他励直流电动机改变励磁电流的仿真模型，仿真剖析获取转速，电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。二、直流电动机的机械特征仿真直流电动机的机械特征是指在电动机的电枢
8、电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电动机的转速n与电磁转矩之间的关系：n=f(Tem)。因为转速和转矩都是机械量，所以把它称为机械特征。电枢回路电阻R、端电压U和励磁磁通都是能够依据实质需要进行调理的，每调理一个参数能够对应获取一条机械特征，所以能够获取很多条机械特征。此中，电动机自己所固有的，反应电动机原来“面目”的机械特征是在电枢电压、励磁磁通为额定值，且电枢回路不外串电阻时的机械特征，称为电动机的固有（自然）机械特征；调理U、R、等参数后获取的机械特征称为人为机械特征。直流电动机的人为机械特征主要有改变电枢电压改变电枢电阻和改变磁通三种状况。依据已知条件
9、，使用Matlab编写M文件，经过计算机能够画出直流电动机的人为机械特征曲线。某直流电动机，已知额定值为U=220V，P=22W，I=115A，Nn=1500r/min;某电枢电阻R=0.18；励磁电阻R=628。求出，并分别划出固有机械特征曲线和改变电枢电压、改变电枢电阻、改变励磁同时的人为机械特征曲线。并励直流电动机的机械特征仿真clear;U_N=220;P_N=22;I_N=115;n_N=1500;R_a=0.18;R_f=628;Ia_N=I_N-U_N/R_f;C_EPhi_N=(U_N-R_a*Ia_N)/n_N;C_TPhi_N=9.55*C_EPhi_N;Ia=0;Ia_N
10、;n=U_N/C_EPhi_N-R_a/(C_EPhi_N)*Ia;Te=C_TPhi_N*Ia;P1=U_N*Ia+U_N*U_N/R_f;T2_N=9550*P_N/n_N;figure(1);plot(Te,n,.-);xlabel(电磁转矩Te/N.m);ylabel(转矩n/rpm);ylim(0,1800);figure(2);plot(Te,n,rs);xlabel(电磁转矩Te/N.m);ylabel(转速n/rpm);holdon;R_c=0;forcoef=1:-0.25;0.25;U=U_N*coef;n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_
11、TPhi_N)*Te;plot(Te,n,k-);str=strcat(U=,num2str(U),V);s_y=1650*coef;text(50,s_y,str);endfigure(3);n=U_N/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;plot(Te,n,rs);xlabel(电磁转矩Te/N.m);ylabel(转矩n/rpm);holdon;U=U_N;R_c=0.02;forR_c=0:0.5:1.9;n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;plot(Te,n,k-);str=str
12、cat(R=,num2str(R_c+R_a),Omega);s_y=400*(4-R_c*1.8);text(120,s_y,str);endylim(0,1700);figure(4);R_c=0;n=U_N/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;plot(Te,n,rs);xlabel(电磁转矩Te/N.m);ylabel(转速n/rpm);holdon;U=U_N;R_c=0.02;forR_c=0.5:0.25:1.3;C_EPhi=C_EPhi_N*coef;C_TPhi=C_TPhi_N*coef;n=U/C_EPhi_N-(R_a+
13、R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;plot(Te,n,k-);str=strcat(phi=,num2str(coef),*phi_N);s_y=900*(4-coef*2.2);text(120,s_y,str);end图2.1并励直流电机固有机械特征图2.2降低电枢电压人为机械特征图2.3增添电枢电阻人为机械特征图2.4改变磁通人为机械特征他励直流电动机的机械特征仿真U_N=220;P_N=22;I_N=115;n_N=1500;R_a=0.18;Ia_N=I_N;C_EPhi_N=(U_N-R_a*Ia_N)/n_N;C_TPhi_N=9.55*C_EPhi_N;%
14、假设Phi=Phi_N,U=U_N,Ia=0:Ia_N;n=U_N/C_EPhi_N-R_a/(C_EPhi_N)*Ia;Te=C_TPhi_N*Ia;P1=U_N*Ia;T2_N=9550*P_N/n_N;figure(1);plot(Te,n,.-);xlabel(电磁转矩Te/N.m);ylabel(转速n/rpm);ylim(0,1800);%计算转速和转矩的关系，不一样的条件下的机械特征figure(2);plot(Te,n,rs);xlabel(电磁转矩Te/N.m);ylabel(转速n/rpm);holdon;R_c=0;Forcoef=1:-0.25:0.25;U=U_N*coef;
