1、第一章 晶闸管直流电动机调速系统概况 1.1 晶闸管直流电动机调速方法为了使生产机械以最合理的速度工作，从而提高生产率和保证产品具有较高的质量，许多的生产机械（如各种机床，轧钢机、造纸机、纺织机械等）要求在不同的情况下以不同的速度工作。采用一定的方法来改变生产机械的工作速度，以满足生产的需要，这种人为地改变电动机的转速通常称为调速。调速可用机械方法、电气方法或机械电气配合的方法。在用机械方法调速的设备上，速度调节是用改变传动机构的速比来实现，但是改变传动机构较复杂；用电气方法调速，电动机在一定负载情况下可获得多种转速，电动机可与工作机构同轴，或其间只用一套变速机构，机械上较简单，但电气上可能较
2、复杂；在机械电气配合的调速设备上，用电动机获得几种转速，配合用几套（一般用三套左右）机械变速机构来调速。究竟采用何种方案，如何与机械电气配合，需要全面考虑。由直流电动机的机械方程式：eaCUn（1-1）n 电动机的转速；电枢端电压；aU励磁磁通；电动势常数。eC由式（1-1 ）可得，主要通过改变电枢端电压 或改变励磁磁通 来改变电aU动机的转速。提高电动机电枢端电压受到绕组绝缘耐压的限制，根据规定，只允许比额定电压提高 30%，因此提高 的可能范围不大。实际上改变 常应用在减压时，aUa从额定转速向下调速。而改变励磁磁通，由于一般电动机的额定磁通的铁心接近饱和，所以改变一般在减弱的方向，称为弱
3、磁调速，使转速从额定值向上调节。在调速的范围要求较宽等情况下，可结合应用上述两种方法，即在额定转速以下减压，而在额定转速以上弱磁。1.1.1 降低电枢端电压调速1.降低电源电压调速电动机的工作电压不允许超过额定电压，只能在额定电压以下进行调节。降低电源电压调速的原理及调速过程如图 3-1 说明，U1U2U3。Tn1n20nU1U2U3abcn0U1 U2 U3 TzT1图 1-1 降低电枢电压调速设电动机拖动恒转矩负载 在固有特性上 a 点运行，其转速为 。若电源z 1n电压由 下降至 ，则达到新的稳态后，工作点将移到对应人为特性曲线上1U2的 c 点，其转速下降为 。如图所示，电压的下降使稳
4、态转速降低。n现以转速由 下降至 说明系统 调速过程：电动机原来在 a 点稳定运行12时， = ，n= 。当电源电压下降至 后，电动机的机械特性变为直线 n0c，Tz 2U在降压瞬间，转速 n 及 Ea 一开始不能突变，所以 和 突变减小，工作点平aIT移到 b 点。在 b 点， 图 2-1 晶闸管三相全控桥供电的他励直流电机转速开环控制系统仿真模型具体步骤a、点击 图标，打开 Matlab 软件，在工具栏里点击 matlab help，打开一个对话框，点击 里的 new model，创建一个文件头为 的新文件。b、点击工具栏的 ，打开元器件库查找新的元器件，如图 4-2 所示。图 2-2 M
5、ATLAB 元器件库界面2.2晶闸管-直流电动机系统所用元件及其参数设置基本参数组：三相全控桥输入端电压峰值 U2m =132.936V；电机带额定负载转矩为 73.28N.m；飞轮惯量 GD2 =49N.m2 ；转动惯量 J=1.25kg.m2 。饱和非线性模块上限取 35，下限取 0，仿真时间为 10s,仿真算法为 ode15s。晶闸管-直流电动机的主电路由三相对称交流电压源、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。1.三相对称交流电压源的建模和参数设置。从电源模块组中选取一个交流电压源模块，并复制得到另两个相同的电压源模块，将模块标签分别改为“A相” 、 “B 相” 、 “C 相” ，在 A 相交流电源参数设置中，幅值取 220V，初相位设置为 0，频率为 50Hz，其他为默认值，如图 4-3 所示。B 相、C 相交流电源参数设置方法与 A 相基本相同，只是相角分别为 120和 240。图 2-3 设置 A 相交流电压源参数2.晶闸管整流桥的建模和参数设置。从电力电子模块组中选取“Universal Bridge”模块，打开整流桥参数设置对话框，参数如图 4-4 所示。图 2-4 晶闸管整流桥参数设置3.平波电抗器建模和参数设置。从元件模块组中选取“Series RLC
