直流调速系统的MATLAB仿真(参考程序)汇总

直流调速系统的直流调速系统的 MATLABMATLAB仿真仿真 一、开环直流速系统的仿真一、开环直流速系统的仿真 开环直流调速系统的电气原理如图 1 所示。 直流电动机的电枢由三相晶闸管 整流电路经平波电抗器L供电，通过改变触发器移相控制信号U c 调节晶闸管的 控制角，从而改变整流器的输出电压，实现直流电动机的调速。该系统的仿真 模型如图 2 所示。 + Uc GTUCRUd L Id E + M - - 图 1 开环直流调速系统电气原理图 图 2 直流开环调速系统的仿真模型 为了减小整流器谐波对同步信号的影响，宜设三相交流电源电感L s  0，直 流电动机励磁由直流电源直接供电。触发器（6-Pulse）的控制角（ alpha_deg）由 移相控制信号U c 决定，移相特性的数学表达式为  90 90 minU c U cmax 1 在本模型中取 min  30，U cmax 10V，所以 906U c 。在直流电动机的负载 转矩输入端T L 用 Step 模块设定加载时刻和加载转矩。 仿真算例仿真算例 1 1 已知一台四极直流电动机额定参数为U N  220V，I N 136A， n N 1460r / min，R a  0.2，GD2 22.5Nm2。励磁电压U f  220V，励磁电 流I f 1.5A。采用三相桥式整流电路，设整流器内阻R rec  0.3。平波电抗器 L d  20mH。仿真该晶闸管-直流电动机开环调速系统，观察电动机在全压起动 和起动后加额定负载时的电机转速n、电磁转矩T e 、电枢电流i d 及电枢电压u d 的 变化情况。U N  220V 仿真步骤： 1）绘制系统的仿真模型（图 2） 。 2）设置模块参数（表 1） ① 供电电源电压 U 2  U N  R recIN 2200.3136 130(V) 2.34cos min 2.34cos30 ② 电动机参数 励磁电阻： R f  U f 220 146.7() I f 1.5 励磁电感在恒定磁场控制时可取“0” 。 电枢电阻： R a  0.2 电枢电感由下式估算： L a 19.1 CU N 0.4220 19.1 0.0021(H) 2pn N I N 221460136 电枢绕组和励磁绕组间的互感L af ： K e  U N  R a I N 2200.2136  0.132(Vmin/r) n N 1460 2 K T  6060 K e 0.132 1.26 2π2π K T 1.26  0.84(H) I f 1.5 L af  电机转动惯量 GD222.5 J  0.57(kg m2) 4g49.81 ③ 额定负载转矩 T L  K T I N 1.26136 171.4(N m) 表表 1 1 开环直流调速系统主要模型参数开环直流调速系统主要模型参数 模块参数名 Phase-to-pahse rms voltage/V Phase angle of phase A/degrees 三相电源 （Three-Phase Source） Frequency/Hz Internal connection Source resistance/Ω Source inductance/H 电枢电阻Ra/ 电枢电感La/ H 直流电动机 （DC Machine） 励磁电阻Rf/ 励磁电感Lf/ H 电枢绕组与励磁绕组间互感Laf/ H 转动惯量J / kgm 平波电抗器（Inductance）电感Ld / H 2 参数 130*sqrt(3) 0 50 Yg 0.001 0 0.20 0.0021 146.7 0 0.84 0.57 0.02 3）设置仿真参数：仿真算法 odel5s，仿真时间 5.0s，直流电动机空载起动， 起动 2.5s 后加额定负载T L 171.4N m。 4）进行仿真并观察、分析结果（图 3） 。 （可以用语句 plot(tout,yout)进行示波器的曲线处理。 ） 3 2500 2000 1500 ) ) i i n n ( ( r r / / mm n n 1000 500 0 -500 00.511.522.533.544.55 t(st(s ) ) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 -50 0 ) ) ( ( A A i i d d 0.511.522.533.544.55 t(st(s ) ) 4 500 400 300 ) ) . . mm e e ( ( N N T T 200 100 0 -100 00.511.522.533.544.55 t(st(s ) ) 300 250 200 150 ) ) ( ( V V d d u u 100 50 0 -50 00.511.522.533.544.55 t(st(s ) ) 图 3 开环直流调速系统的仿真结果 二、转速闭环直流调速系统的仿真二、转速闭环直流调速系统的仿真 带转速负反馈的有静差直流调速系统的电气原理如图 4 所示， 系统由转速给 *定环节U n 、转速调节器 ASR（放大器K p ） 、移相触发器 GT、晶闸管整流器 UCR 5 和直流电动机 M 和测速发电机 TG 等组成。 + L Id E + U* n + Un Un - ASR Uc GTUCRUd M - TG - 图 4 转速闭环直流调速系统电气原理图 图 5 转速闭环直流调速系统的仿真模型 转速负反馈有静差直流调速系统的仿真模型如图 5 所示， 模型在图 2 开环调 *速系统的基础上，增加了转速给定U n ，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是移相触发器的 控制电压U c，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 *U nm转速反馈系数K n 。 n N 仿真算例仿真算例 2 2 在算例 1 的基础上观察转速负反馈系统在不同放大器放大倍数 时对转速变化的影响。 仿真步骤： 1）绘制系统的仿真模型（图 5） 。 6 2）设置模块参数（表 2） 。 3）设置仿真参数：仿真算法 odel5s，仿真时间 1.5s，直流电动机空载起动， 起动 0.5s 后加额定负载T L 171.4N m。 4）进行仿真并观察、分析结果（图 6） ： （用语句plot(tout1,yout1,tout2,yout2,tout3,yout3)进行示波器的曲线处理。 ） 表表 2 2 转速闭环直流调速系统主要模型参数转速闭环直流调速系统主要模型参数 模块 三相电源（Three-Phase Source） 直流电动机（DC Machine） 平波电抗器（Inductance） 转速反馈系数（n-feed） 放大器（Gain） 饱和限幅 （Saturation） 同表 1 同表 1 电感Ld/ H0.02 0.00667 10（可调整） 10 -10 参数名参数