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直流调速系统仿?/p>

 

 

 

 

--MATLAB

仿真技术大作业

 

1

、电机开环特?/p>

 

 

 

电机电枢联接

500V

直流电源?/p>

 

 

 

画出转?/p>

n

的波形,根据仿真结果求出空载和负载时的转?/p>

n

以及静差?/p>

s

?/p>

 

 

 

 

 

 

空载转速:

2500 rad/s 

 

负载转速:

2300rad/s 

 

 

静差率:

0.08 

2

、转速闭环控?/p>

 

 

 

为了改善电机调速性能,对该直流电机加入转速闭环控制?/p>

 

 

 

将电机电枢联接至受控电压源?/p>

转速控制器使用比例

-

积分控制器,

转速指令为

2500rpm

?/p>

调节控制器的比例和积分环节参数以实现较好的动、静态性能?/p>

 

 

 

 

 

 

调节

PI

分别?/p>

0.43

?/p>

10

时响应最好,

 

 

 

①画出转?/p>

n

的波形,这时超调量:

3.84%

,动态响应时间:

0.09s 

 

 

 

②画出电机电枢电流波形,起动时的最大电枢电流为?/p>

2094A

,负载时的稳态电枢电?/p>

为:

100A 

3

、改善电机起动特?/p>

 

 

 

电机起动时有很大的冲击电流?/p>

 

 

 

通过将转速指令值用斜坡函数给定的方法,限制电机的起动电流,斜坡函数的斜率为

5000

,画出转?/p>

n

和电枢电流的波形?/p>

 

 

 

 

4

、降压斩波器供电

 

 

 

画出转?/p>

n

和电枢电流的波形,并与使用理想受控电源的情况进行比较?/p>

 

 

 

左下图为参考转速与实际转速的差波形?/p>

 

 

 

①从转速图中看?/p>

?/p>

1.5s

加入负载时,

3

中出现了一个较明显的凹陷,

这是因为突然?/p>

入负载,

使得转速下降,

但经过闭环调节又恢复了原速?/p>

?/p>

4

中,

其实放大看也是有凹陷的,

但是因为

4

中通过

PWM

控制使得在转速不大时便能回到稳态值?/p>

 

 

 

②从电枢电流波形看,

4

中在条件变化时都出现了振荡,这也是因为电压受开关控制?/p>

成的。而且?/p>

0~0.5s

,起动阶段由于波速差由大振荡衰减小,经过闭环调节,电枢电流振?/p>

减小?/p>

之后因为参考波速一直以恒定斜率增大,波速差固定?/p>

电枢电流稳定在一个值下,但

并不?/p>

10A

。在

0.5s

,参考波速不再增大,在经过闭环调节后,波速差稳定?/p>

0

,因为在?/p>

载状态,所以电枢电流也?/p>

0

。而调节过程因为波速忽大忽小,所以电枢电流振荡衰减?/p>

 

同样的,?/p>

1.5s

加入负载时,波速突然减小,波速差振荡衰减,到最后,波速差恢复?/p>

0

?/p>

此时电枢电流?/p>

100A

。在

3

中,只有闭环调节作用,没有振荡?/p>

 

5

、简化降压斩波器

 

 

 

降压斩波器只使用一?/p>

IGBT

和一只二极管。画出转?/p>

n

和电枢电流的波形,并与第

4

问的波形进行比较?/p>

 

右上图为参考转速与实际转速的差波形?/p>

 

 

 

①从转速波形看?/p>

5

中的转速又出现了小凹陷?/p>

我们可以看到?/p>

1.5s

时刻?/p>

转速差很大?/p>

并不能有效地限制转速变化,

. 

 

 

②从电枢电流波形看,

4

的纹波要?/p>

5

中的小,

而且冲击电流也较小?/p>

?/p>

0~0.5s

时依?/p>

转速差固定,存在不?/p>

100A

的电枢电流。在

0.5s~1.5s

时,转速差为一恒定负值,所以在?

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直流调速系统仿?/p>

 

 

 

 

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仿真技术大作业

 

1

、电机开环特?/p>

 

 

 

电机电枢联接

500V

直流电源?/p>

 

 

 

画出转?/p>

n

的波形,根据仿真结果求出空载和负载时的转?/p>

n

以及静差?/p>

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空载转速:

2500 rad/s 

 

负载转速:

2300rad/s 

 

 

静差率:

0.08 

2

、转速闭环控?/p>

 

 

 

为了改善电机调速性能,对该直流电机加入转速闭环控制?/p>

 

 

 

将电机电枢联接至受控电压源?/p>

转速控制器使用比例

-

积分控制器,

转速指令为

2500rpm

?/p>

调节控制器的比例和积分环节参数以实现较好的动、静态性能?/p>

 

 

 

 

 

 

调节

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分别?/p>

0.43

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10

时响应最好,

 

 

 

①画出转?/p>

n

的波形,这时超调量:

3.84%

,动态响应时间:

0.09s 

 

 

 

②画出电机电枢电流波形,起动时的最大电枢电流为?/p>

2094A

,负载时的稳态电枢电?/p>

为:

100A 

3

、改善电机起动特?/p>

 

 

 

电机起动时有很大的冲击电流?/p>

 

 

 

通过将转速指令值用斜坡函数给定的方法,限制电机的起动电流,斜坡函数的斜率为

5000

,画出转?/p>

n

和电枢电流的波形?/p>

 

 

 

 

4

、降压斩波器供电

 

 

 

画出转?/p>

n

和电枢电流的波形,并与使用理想受控电源的情况进行比较?/p>

 

 

 

左下图为参考转速与实际转速的差波形?/p>

 

 

 

①从转速图中看?/p>

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1.5s

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3

中出现了一个较明显的凹陷,

这是因为突然?/p>

入负载,

使得转速下降,

但经过闭环调节又恢复了原速?/p>

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4

中,

其实放大看也是有凹陷的,

但是因为

4

中通过

PWM

控制使得在转速不大时便能回到稳态值?/p>

 

 

 

②从电枢电流波形看,

4

中在条件变化时都出现了振荡,这也是因为电压受开关控制?/p>

成的。而且?/p>

0~0.5s

,起动阶段由于波速差由大振荡衰减小,经过闭环调节,电枢电流振?/p>

减小?/p>

之后因为参考波速一直以恒定斜率增大,波速差固定?/p>

电枢电流稳定在一个值下,但

并不?/p>

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。在

0.5s

,参考波速不再增大,在经过闭环调节后,波速差稳定?/p>

0

,因为在?/p>

载状态,所以电枢电流也?/p>

0

。而调节过程因为波速忽大忽小,所以电枢电流振荡衰减?/p>

 

同样的,?/p>

1.5s

加入负载时,波速突然减小,波速差振荡衰减,到最后,波速差恢复?/p>

0

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此时电枢电流?/p>

100A

。在

3

中,只有闭环调节作用,没有振荡?/p>

 

5

、简化降压斩波器

 

 

 

降压斩波器只使用一?/p>

IGBT

和一只二极管。画出转?/p>

n

和电枢电流的波形,并与第

4

问的波形进行比较?/p>

 

右上图为参考转速与实际转速的差波形?/p>

 

 

 

①从转速波形看?/p>

5

中的转速又出现了小凹陷?/p>

我们可以看到?/p>

1.5s

时刻?/p>

转速差很大?/p>

并不能有效地限制转速变化,

. 

 

 

②从电枢电流波形看,

4

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5

中的小,

而且冲击电流也较小?/p>

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0~0.5s

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转速差固定,存在不?/p>

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的电枢电流。在

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时,转速差为一恒定负值,所以在?

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1

、电机开环特?/p>

 

 

 

电机电枢联接

500V

直流电源?/p>

 

 

 

画出转?/p>

n

的波形,根据仿真结果求出空载和负载时的转?/p>

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空载转速:

2500 rad/s 

 

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静差率:

0.08 

2

、转速闭环控?/p>

 

 

 

为了改善电机调速性能,对该直流电机加入转速闭环控制?/p>

 

 

 

将电机电枢联接至受控电压源?/p>

转速控制器使用比例

-

积分控制器,

转速指令为

2500rpm

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调节控制器的比例和积分环节参数以实现较好的动、静态性能?/p>

 

 

 

 

 

 

调节

PI

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0.43

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10

时响应最好,

 

 

 

①画出转?/p>

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3.84%

,动态响应时间:

0.09s 

 

 

 

②画出电机电枢电流波形,起动时的最大电枢电流为?/p>

2094A

,负载时的稳态电枢电?/p>

为:

100A 

3

、改善电机起动特?/p>

 

 

 

电机起动时有很大的冲击电流?/p>

 

 

 

通过将转速指令值用斜坡函数给定的方法,限制电机的起动电流,斜坡函数的斜率为

5000

,画出转?/p>

n

和电枢电流的波形?/p>

 

 

 

 

4

、降压斩波器供电

 

 

 

画出转?/p>

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和电枢电流的波形,并与使用理想受控电源的情况进行比较?/p>

 

 

 

左下图为参考转速与实际转速的差波形?/p>

 

 

 

①从转速图中看?/p>

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1.5s

加入负载时,

3

中出现了一个较明显的凹陷,

这是因为突然?/p>

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使得转速下降,

但经过闭环调节又恢复了原速?/p>

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4

中,

其实放大看也是有凹陷的,

但是因为

4

中通过

PWM

控制使得在转速不大时便能回到稳态值?/p>

 

 

 

②从电枢电流波形看,

4

中在条件变化时都出现了振荡,这也是因为电压受开关控制?/p>

成的。而且?/p>

0~0.5s

,起动阶段由于波速差由大振荡衰减小,经过闭环调节,电枢电流振?/p>

减小?/p>

之后因为参考波速一直以恒定斜率增大,波速差固定?/p>

电枢电流稳定在一个值下,但

并不?/p>

10A

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0.5s

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。而调节过程因为波速忽大忽小,所以电枢电流振荡衰减?/p>

 

同样的,?/p>

1.5s

加入负载时,波速突然减小,波速差振荡衰减,到最后,波速差恢复?/p>

0

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此时电枢电流?/p>

100A

。在

3

中,只有闭环调节作用,没有振荡?/p>

 

5

、简化降压斩波器

 

 

 

降压斩波器只使用一?/p>

IGBT

和一只二极管。画出转?/p>

n

和电枢电流的波形,并与第

4

问的波形进行比较?/p>

 

右上图为参考转速与实际转速的差波形?/p>

 

 

 

①从转速波形看?/p>

5

中的转速又出现了小凹陷?/p>

我们可以看到?/p>

1.5s

时刻?/p>

转速差很大?/p>

并不能有效地限制转速变化,

. 

 

 

②从电枢电流波形看,

4

的纹波要?/p>

5

中的小,

而且冲击电流也较小?/p>

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0~0.5s

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100A

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时,转速差为一恒定负值,所以在?

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、电机开环特?/p>

 

 

 

电机电枢联接

500V

直流电源?/p>

 

 

 

画出转?/p>

n

的波形,根据仿真结果求出空载和负载时的转?/p>

n

以及静差?/p>

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空载转速:

2500 rad/s 

 

负载转速:

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静差率:

0.08 

2

、转速闭环控?/p>

 

 

 

为了改善电机调速性能,对该直流电机加入转速闭环控制?/p>

 

 

 

将电机电枢联接至受控电压源?/p>

转速控制器使用比例

-

积分控制器,

转速指令为

2500rpm

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调节控制器的比例和积分环节参数以实现较好的动、静态性能?/p>

 

 

 

 

 

 

调节

PI

分别?/p>

0.43

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10

时响应最好,

 

 

 

①画出转?/p>

n

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3.84%

,动态响应时间:

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②画出电机电枢电流波形,起动时的最大电枢电流为?/p>

2094A

,负载时的稳态电枢电?/p>

为:

100A 

3

、改善电机起动特?/p>

 

 

 

电机起动时有很大的冲击电流?/p>

 

 

 

通过将转速指令值用斜坡函数给定的方法,限制电机的起动电流,斜坡函数的斜率为

5000

,画出转?/p>

n

和电枢电流的波形?/p>

 

 

 

 

4

、降压斩波器供电

 

 

 

画出转?/p>

n

和电枢电流的波形,并与使用理想受控电源的情况进行比较?/p>

 

 

 

左下图为参考转速与实际转速的差波形?/p>

 

 

 

①从转速图中看?/p>

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1.5s

加入负载时,

3

中出现了一个较明显的凹陷,

这是因为突然?/p>

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但经过闭环调节又恢复了原速?/p>

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4

中,

其实放大看也是有凹陷的,

但是因为

4

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②从电枢电流波形看,

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中在条件变化时都出现了振荡,这也是因为电压受开关控制?/p>

成的。而且?/p>

0~0.5s

,起动阶段由于波速差由大振荡衰减小,经过闭环调节,电枢电流振?/p>

减小?/p>

之后因为参考波速一直以恒定斜率增大,波速差固定?/p>

电枢电流稳定在一个值下,但

并不?/p>

10A

。在

0.5s

,参考波速不再增大,在经过闭环调节后,波速差稳定?/p>

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,因为在?/p>

载状态,所以电枢电流也?/p>

0

。而调节过程因为波速忽大忽小,所以电枢电流振荡衰减?/p>

 

同样的,?/p>

1.5s

加入负载时,波速突然减小,波速差振荡衰减,到最后,波速差恢复?/p>

0

?/p>

此时电枢电流?/p>

100A

。在

3

中,只有闭环调节作用,没有振荡?/p>

 

5

、简化降压斩波器

 

 

 

降压斩波器只使用一?/p>

IGBT

和一只二极管。画出转?/p>

n

和电枢电流的波形,并与第

4

问的波形进行比较?/p>

 

右上图为参考转速与实际转速的差波形?/p>

 

 

 

①从转速波形看?/p>

5

中的转速又出现了小凹陷?/p>

我们可以看到?/p>

1.5s

时刻?/p>

转速差很大?/p>

并不能有效地限制转速变化,

. 

 

 

②从电枢电流波形看,

4

的纹波要?/p>

5

中的小,

而且冲击电流也较小?/p>

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0~0.5s

时依?/p>

转速差固定,存在不?/p>

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时,转速差为一恒定负值,所以在?



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