功率電子學(xué)課程設(shè)計(jì)

1轉(zhuǎn)速反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真MATLAB下的SIMULINK軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真是十分簡(jiǎn)單和直觀的，用戶可以用圖形化的方法直接建立起仿真系統(tǒng)的模型，并通過(guò)SIMULINK環(huán)境中的菜單直接啟動(dòng)系統(tǒng)的仿真過(guò)程，同時(shí)將結(jié)果在示波器上顯示出來(lái)，1.1轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)

仿真框圖及參數(shù)直流電動(dòng)機(jī)：額定電壓，額定電流,額定轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)電勢(shì)系數(shù)晶閘管整流裝置輸出電流可逆，裝置的放大系數(shù)，滯后時(shí)間常數(shù)，電樞回路總電阻，電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)，電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)， 對(duì)應(yīng)額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓。1.2仿真模型的建立圖2-46SIMULINK模塊瀏覽器窗口進(jìn)入MATLAB，單擊MATLAB命令窗口工具欄中的SIMULINK圖標(biāo)，或直接鍵入SIMULINK命令，打開(kāi)SIMULINK模塊瀏覽器窗口，(1)打開(kāi)模型編輯窗口：通過(guò)單擊SIMULINK工具欄中新模型的圖標(biāo)或選擇→Model菜單項(xiàng)實(shí)現(xiàn)。(2)復(fù)制相關(guān)模塊：雙擊所需子模塊庫(kù)圖標(biāo)，則可打開(kāi)它，以鼠標(biāo)左鍵選中所需的子模塊，拖入模型編輯窗口。在本例中拖入模型編輯窗口的為：Source組中的Step模塊；MathOperations組中的Sum模塊和Gain模塊；Continuous組中的TransferFcn模塊和Integrator模塊；Sinks組中的Scope模塊；圖2-47模型編輯窗口圖2-48 加法器模塊對(duì)話框描述加法器三路輸入的符號(hào)，|表示該路沒(méi)有信號(hào)，用|+-取代原來(lái)的符號(hào)。得到減法器。圖2-49 傳遞函數(shù)模塊對(duì)話框例如，0.002s+1是用向量[0.0021]來(lái)表示的。分子多項(xiàng)式系數(shù)

分母多項(xiàng)式系數(shù)

圖2-50 階躍輸入模塊對(duì)話框階躍時(shí)刻，可改到0。階躍值，可改到10。圖2-52 Integrator模塊對(duì)話框積分飽和值,可改為10。積分飽和值,可改為-10。(4)模塊連接以鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊起點(diǎn)模塊輸出端，拖動(dòng)鼠標(biāo)至終點(diǎn)模塊輸入端處，則在兩模塊間產(chǎn)生“→”線。單擊某模塊，選取Format→RotateBlock菜單項(xiàng)可使模塊旋轉(zhuǎn)90°；選取Format→FlipBlock菜單項(xiàng)可使模塊翻轉(zhuǎn)。把鼠標(biāo)移到期望的分支線的起點(diǎn)處，按下鼠標(biāo)的右鍵，看到光標(biāo)變?yōu)槭趾?，拖?dòng)鼠標(biāo)直至分支線的終點(diǎn)處，釋放鼠標(biāo)按鈕，就完成了分支線的繪制。圖2-53 比例積分控制的無(wú)靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型仿真啟動(dòng)按鈕圖2-54SIMULINK仿真控制參數(shù)對(duì)話框仿真的起始時(shí)間結(jié)束時(shí)間修改為0.6秒圖2-55 修改控制參數(shù)后的仿真結(jié)果啟動(dòng)Scope工具條中的“自動(dòng)刻度”按鈕。把當(dāng)前窗中信號(hào)的最大最小值為縱坐標(biāo)的上下限，得到清晰的圖形。自動(dòng)刻度1.4調(diào)節(jié)器參數(shù)的調(diào)整圖2-56無(wú)超調(diào)的仿真結(jié)果系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的響應(yīng)是無(wú)超調(diào)、但調(diào)節(jié)時(shí)間很長(zhǎng)；2轉(zhuǎn)速、電流反饋控制

直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真采用了轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者要選擇ASR和ACR兩個(gè)調(diào)節(jié)器的PI參數(shù)，有效的方法是使用調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)方法。工程設(shè)計(jì)是在一定的近似條件下得到的，再用MATLAB仿真軟件進(jìn)行仿真，可以根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行必要的修正和調(diào)整。2.1．電流環(huán)的仿真圖3-27 電流環(huán)的仿真模型考慮到反電動(dòng)勢(shì)變化的動(dòng)態(tài)影響圖3-28Saturation模塊對(duì)話框飽和非線性模塊(Saturation)，來(lái)自于Discontinuities組飽和上界

,改為10。飽和下界

,改為-10。圖3-30 無(wú)超調(diào)的仿真結(jié)果PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為圖3-31 超調(diào)量較大的仿真結(jié)果PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為2.2轉(zhuǎn)速環(huán)的系統(tǒng)仿真圖3-32 轉(zhuǎn)速環(huán)的仿真模型圖3-34 轉(zhuǎn)速環(huán)空載高速起動(dòng)波形圖ASR調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為雙擊階躍輸入模塊把階躍值設(shè)置為10圖3-35 轉(zhuǎn)速環(huán)滿載高速起動(dòng)波形圖把負(fù)載電流設(shè)置為136，滿載起動(dòng)，圖3-36 轉(zhuǎn)速環(huán)的抗擾波形圖利用轉(zhuǎn)速環(huán)仿真模型同樣可以對(duì)轉(zhuǎn)速環(huán)抗擾過(guò)程進(jìn)行仿真，它是在負(fù)載電流IdL(s)的輸入端加上負(fù)載電流，圖3-36是在空載運(yùn)行過(guò)程中受到了額定電流擾動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速與電流響應(yīng)曲線。在工程設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)典型I型系統(tǒng)或典型Ⅱ型系統(tǒng)的方法計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)，然后利用MATLAB下的SIMULINK軟件進(jìn)行仿真，靈活修正調(diào)節(jié)器參數(shù)，直至得到滿意的結(jié)果。SIMULINK軟件的仿真方法為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了仿真平臺(tái)，可以選擇合適的PI參數(shù)，滿足系統(tǒng)的跟隨性能指標(biāo)。在《自動(dòng)控制理論》課程中討論了多種PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法，MATLAB也為它們的實(shí)現(xiàn)提供了模塊。關(guān)于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的PI設(shè)計(jì)，將在第3章中作詳細(xì)的論述。教學(xué)安排

1，2班●第15周。學(xué)習(xí)MATLAB電力電子系統(tǒng)工具箱,學(xué)習(xí)教材第一章MATLAB基礎(chǔ)，第二章電力電子器件實(shí)驗(yàn).●第15周。第三章電力電子可