1、課程設(shè)計(jì)課程名稱功率電子學(xué)題日名稱 晶閘管直流調(diào)速的系統(tǒng)參數(shù)和壞節(jié)特性的測(cè)定學(xué)生學(xué)院信息工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)應(yīng)用電子技術(shù)學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2011年6月6日晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)和環(huán)節(jié)特性的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的紐成及其基木結(jié)構(gòu)。（2）掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)及反饋環(huán)節(jié)測(cè)定方法。二、實(shí)驗(yàn)原理晶閘管宜流調(diào)速系統(tǒng)由整流變壓器、晶閘管整流調(diào)速裝置、平波電抗器、電動(dòng)機(jī)-發(fā)動(dòng) 機(jī)組等組成。在木實(shí)驗(yàn)屮，整流裝置的主電路為三相橋式電路，控制電路可直接由給定電壓前作為 觸發(fā)器的移相控制電壓uct,改變ug的大小即可改變控制角a ,從而獲得對(duì)調(diào)玄流電壓， 以滿足實(shí)驗(yàn)要求。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成原

2、理如圖1.0所示。ld三相電源輸出vts正橋功放if圖1.0晶閘管直流調(diào)速試驗(yàn)系統(tǒng)原理圖三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路總電阻值ro（2）測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電感值lo（3）測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)-直流發(fā)電機(jī)-測(cè)速發(fā)電機(jī)紐.的飛輪慣量gl2。（4）測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路磁時(shí)間常數(shù)tdo（5）測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)電勢(shì)常數(shù)ce和轉(zhuǎn)矩常數(shù)cm。（6）測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)tmo（7）測(cè)定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性u(píng)d二f （uct）。（8）測(cè)定測(cè)速發(fā)電機(jī)特性u(píng)tg二f （n） o四、實(shí)驗(yàn)仿真品體管直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖如圖1.0所示。該系統(tǒng)山給定信號(hào)、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管整

3、流橋、平波電抗器、直流電動(dòng)機(jī)等部分組成。圖1. 1是采用面向電氣原理圖方法構(gòu) 成的晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型。下而介紹各部分的建模與參數(shù)設(shè)置過(guò)程。觸發(fā)為開(kāi)關(guān)圖1. 1晶閘管開(kāi)環(huán)直流調(diào)速的仿真模型1 系統(tǒng)的建模與參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)的建模包括主電路的建模與控制電路的建模兩部分。（1）主電路的建模與參數(shù)設(shè)置由圖1. 1可見(jiàn)，開(kāi)環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的主電路由三相對(duì)稱交流電壓器、晶閘管整流橋、平 波電抗器、直流電動(dòng)機(jī)等部分組成。由于同步脈沖觸發(fā)器與晶閘管三流橋是不可分割的兩個(gè) 壞節(jié)，通常作為一個(gè)組合體來(lái)討論，所以將觸發(fā)器歸到主電路來(lái)建模。 三相對(duì)稱交流電圧源的建模和參數(shù)設(shè)置。首先從電源模塊組中選取一個(gè)交流電床源

4、模塊，再用復(fù)制的方法得到三相電源的另兩個(gè)電壓源模塊，并用模塊標(biāo)題名稱修改方法將模 塊標(biāo)簽分別改為“a相、“b相、“c相”，然后從連接器模塊組中選取“ground”元wl “busbar” 元件，按圖10主電路進(jìn)行連接。為了得到三相對(duì)稱交流電壓源，其參數(shù)設(shè)置方法及參數(shù)設(shè)置如下。雙擊a相交流電壓源圖標(biāo)，打開(kāi)電壓源參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，在a相交流電源參數(shù)設(shè)置屮， 幅值取220v,初相位設(shè)置成0度，頻率為50hz,其他為默認(rèn)值，如圖2所示。b、c相交流 電源參數(shù)設(shè)置方法與a相基本相同，除了將初相位設(shè)置成互差120度外，其他參數(shù)與a相相同。由此可得到三相對(duì)稱交流電源。 晶閘管整流橋建模和參數(shù)設(shè)置。首先從電力電

5、子模塊組中選取"universal bridge" 模塊，并將模塊標(biāo)簽改為“晶閘管整流橋”，然后雙擊模塊圖標(biāo)，打開(kāi)scr整流橋參數(shù)設(shè)置 對(duì)話框，參數(shù)設(shè)置如圖3所示。當(dāng)采用三相整流橋時(shí)，橋臂數(shù)取3, a、b、c三相交流電源 接到整流橋輸入端，電力電子元件選擇晶閘管。block pariaeters： vtphase (deg):ac voltage source (mask) (link)ideal sinusoidal ac voltage sourceneasurennts noneparweterspeak amplitude (v)：frequency oh)：sam

6、ple time：ok圖1.2 a相電源參數(shù)設(shè)置圖1.3 scr整流橋參數(shù)設(shè)置 平波電抗器的建模與參數(shù)設(shè)置。首先從元件模塊組中選取“swies rlc branch” 模塊，并將模塊標(biāo)簽改為“平波電抗器”，然后打后平波電抗器參數(shù)設(shè)置的對(duì)話框，參數(shù)設(shè) 置如圖所示。 直流電動(dòng)機(jī)建模與參數(shù)設(shè)置。首先從電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)模塊組中選取“dc machine"模塊, 并將模塊標(biāo)簽改為“直流電動(dòng)機(jī)”。直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組“f+-f-”接直流恒定勵(lì)磁電源, 勵(lì)磁電源可從電源模塊組中選取直流電壓源模塊，并將電壓參數(shù)設(shè)置為220v,電樞繞組“a+-a-”經(jīng)平波電抗器接晶閘管整流橋的輸出，電動(dòng)機(jī)經(jīng)tl端口接恒轉(zhuǎn)矩

7、負(fù)載，直流電動(dòng) 機(jī)的輸岀參數(shù)有轉(zhuǎn)速n。電樞電流3、勵(lì)磁電流tf、電磁轉(zhuǎn)矩te,通過(guò)“示波器”模塊觀 察仿真輸出圖形。電動(dòng)機(jī)的參數(shù)設(shè)置步驟如f,雙擊直流電動(dòng)村，打開(kāi)直流電動(dòng)機(jī)圖標(biāo)，打開(kāi)立流電動(dòng)機(jī) 的對(duì)數(shù)設(shè)置對(duì)話框，直流電動(dòng)機(jī)的參數(shù)設(shè)置如圖1.5。lick pirueters： senes u£ irtidxseries bi£ branch (usk) (link)iiplenents & senes klc branchfaraietersresistance r (ohs)：jinductance l 00：capacitance c j):leasnrevent

8、s j0&eok cancel help如 y |圖1.4平波電抗器參數(shù)設(shè)置圖1.5 tt流電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置 同步脈沖觸發(fā)器的建模與參數(shù)設(shè)置。同步脈沖觸發(fā)器包括同步電源與6脈沖觸發(fā)器 兩部分。6脈沖觸發(fā)器對(duì)從附加控制子模塊組獲得。6脈沖觸發(fā)器需用三相線電壓同步，所 以同步電源的任務(wù)是將三相交流電源的相電壓轉(zhuǎn)換成線電壓。至此，根據(jù)主電路的連接關(guān)系，則可建立起主電路的仿真模型，如圖1.1所示。圖中觸 發(fā)器開(kāi)關(guān)信號(hào)為“0”時(shí)，開(kāi)放觸發(fā)器，開(kāi)關(guān)信號(hào)為“1”時(shí)，關(guān)閉觸發(fā)器。(2) 控制電路的建模與參數(shù)設(shè)置晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的控制電路只有一個(gè)給定環(huán)節(jié)，它可以從輸入模塊組屮選取“constant”模塊

9、，并將模塊標(biāo)簽改為“給定信號(hào)”,然后雙擊該模塊圖標(biāo),打開(kāi)參數(shù)設(shè)置 對(duì)話框，將參數(shù)設(shè)置為50rad/so實(shí)際調(diào)速時(shí)，給定信號(hào)是在一定范圍內(nèi)變化的，可通過(guò)仿 真實(shí)踐，確定給定信號(hào)允許的變化范圍。將主電路和控制電路的仿真模型按照晶閘管的直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理圖的連接關(guān)系進(jìn) 行模塊連接，即可得到圖1. 1所示的晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)仿真模型。2.系統(tǒng)的仿真參數(shù)設(shè)置在 matlab 的模型窗口打開(kāi)"simulation"菜單,進(jìn)彳亍 simulation parameters設(shè)置。 單擊“simulation parameters菜單后，得到仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，仿真中所選擇的 算法為ode

10、23so仿真“start time" 一般設(shè)為0, "stop time”根據(jù)實(shí)際需要而定。3系統(tǒng)的仿真、仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析當(dāng)建模與參數(shù)設(shè)置完成后，即口j開(kāi)始進(jìn)行仿真。在matlab的模型窗口打開(kāi)“simulation” 菜單，單擊“start"命令后，系統(tǒng)開(kāi)始仿真，仿真結(jié)束后可輸出仿其結(jié)果。單擊“示波器” 命令后，通過(guò)“示波器”模塊觀察仿真輸出圖形，如下四幅圖所示，其中圖7、圖8、圖9、 圖10分別表示直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩te曲線、電樞電流la曲線、角頻率w曲線和和頻率 w與電樞電流ta的關(guān)系曲線。i- ll.a 11x|1=3 q 0 0 昴 13：?8

11、007006005004003002001000012345678910time offset: 0圖7育流電動(dòng)機(jī)電樞電磁轉(zhuǎn)矩te曲線口回區(qū)a baub 0圖8 .育流電動(dòng)機(jī)電樞電流la曲線圖9直流電動(dòng)機(jī)角頻率曲w線圖10直流電動(dòng)機(jī)角頻率曲w與電樞電流la的關(guān)系曲線根據(jù)圖1.1的仿真模型，系統(tǒng)輸出，采用“示波器”觀察仿真輸出結(jié)果，只要在系統(tǒng)模型圖上雙擊“示波器”圖標(biāo)即可。用示波器觀察的波形如圖11所示。圖11用示波器觀察的晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的電流曲線和轉(zhuǎn)速曲線圖11顯示的分別是品閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的電流曲線和轉(zhuǎn)速曲線。對(duì)以看出，這個(gè)結(jié)果 和電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果相似，系統(tǒng)的建模和仿真是成功的。五、

12、實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)試驗(yàn)步驟得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如上各圖所示。通過(guò)仿真示波器可得，若各參數(shù)設(shè) 置如上所述，且給定信號(hào)為50時(shí)，得到te、la. w的曲線分別如圖7、圖8、圖9所示。te 的瑕大超調(diào)，即其瑕大值為750,調(diào)節(jié)時(shí)間是0.9, 0.9后基本達(dá)到穩(wěn)定值（約50）； ta的 最大超調(diào)是455,調(diào)節(jié)時(shí)間是0.9, 0.9后基本達(dá)到穩(wěn)定值（約30）； w的調(diào)節(jié)時(shí)間是0.9, 沒(méi)超調(diào)，穩(wěn)定后值約為192。(2)實(shí)驗(yàn)的有關(guān)參數(shù)1、晶閘管垃流調(diào)速系統(tǒng)主電路總電阻值r二ra+rl+rn二0. 6+0+0. 001=0. 601q2、品閘管ft流調(diào)速系統(tǒng)主電路電感值l=la+ld=0. 01

13、2+0. 005-0. 017h3、直流吋機(jī)-發(fā)電機(jī)-測(cè)速發(fā)電機(jī)組的飛輪慣量gd2=375tz/dn/dt =1六、思考題直流電動(dòng)機(jī)有哪兒種調(diào)速方案？各有哪些特點(diǎn)？答：(1) 降壓調(diào)速；(2) 電樞冋路串電阻調(diào)速；(3) 弱磁調(diào)速。前兩種調(diào)速方法適川于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，后一種調(diào)速方法適川于恒功率負(fù)載。降壓調(diào)速可實(shí)現(xiàn)無(wú) 級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性斜率不變，速度穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍較大。串電阻調(diào)速為冇級(jí)調(diào)速，調(diào)速 平滑性差，機(jī)械特性斜率增大，速度穩(wěn)定性差，受靜差率的限制，調(diào)速范圍很小。弱磁調(diào)速 控制方便，能量損耗小，調(diào)速平滑，受最高轉(zhuǎn)速限制，調(diào)速范圍不大。七、課程設(shè)計(jì)心得一個(gè)學(xué)期的理論課程完成之后，到了課程設(shè)計(jì)的時(shí)

14、間，三個(gè)課程設(shè)計(jì)，有六周時(shí)間去 做，兩周一個(gè)，功率電子學(xué)的課程設(shè)計(jì)是第一個(gè)，感覺(jué)時(shí)間很充足，應(yīng)該很輕松就完成了， 所以開(kāi)始幾天什么都不做，就上網(wǎng)玩玩，差不多一個(gè)星期過(guò)去了，覺(jué)得也應(yīng)該開(kāi)始做了，安 裝軟件,win7的系統(tǒng),有點(diǎn)麻煩,裝的是matlab7.0,課程設(shè)計(jì)的書(shū)從頭看了一下,在仿真 軟件里面找相關(guān)的元件，不一樣，不過(guò)，還是試著去做做，連好了圖，有錯(cuò)誤，試了好兒次, 嘗試著修改，還是不對(duì)，那晩做到很晩才睡覺(jué)，第二天，就跑去問(wèn)一下同學(xué)，因?yàn)槁?tīng)說(shuō)他做 得差不多了，在他那里學(xué)到了一些自己想要的知識(shí)，他用的是matlab6.5,我冋來(lái)也就試著 安裝matlab6. 5,win7安裝了無(wú)法運(yùn)行，也不想上網(wǎng)查了，重裝系統(tǒng)，裝了 xp,巌 matlab6. 5, 這次元件庫(kù)和書(shū)上的一模一樣，找元件，開(kāi)始連線，很快就做好了，試著編譯連接一下，有 錯(cuò)誤，檢杏線路，沒(méi)錯(cuò)，就是沒(méi)有把同