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晶闸管开环直流调速系统的仿真
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晶闸管开环直流调速系统的仿真
工作原理
晶闸管开环直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。
在本实验中,整流装置的主电路为三相桥式电路,控制电路课直接由给定电压Ug座位触发器的移相控制电压Uct,改变Ug的大小即可改变控制角α,从而获得可调的直流电压,以满足实验要求。实验系统的组成原理如图1所示。
图1 晶闸管开环直流调速实验控制原理图
二. 设计步骤
1主电路的建模和参数设置
开环直流调速系统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、直流电动机灯部分组成。由于同步脉冲触发器与晶闸管整流桥是不可分割的两个环节,通常作为一个组合体来讨论,所以讲触发器轨道主电路进行建模。
①三相对称交流电压源的建模与参数设置。首先从电源模块中选取一个交流电压源模块,即,再用复制的方法得到三相电源的另外两个电压源模块,并用模块标题名修改方法将模块标签分别改为“A相”、“B相”,“C相”,然后从连接器模块中选取,按图1主电路图进行连接。
为了得到三相对称交流电压源,其参数设置方法及参数设置如下。
双击A相交流电压源图标,打开电压源参数设置对话框,在A相交流电源参数设置中,幅值取220V,初相位设置成0°,频率为50Hz,其它为默认值,如图2所示,B、C相交流电源设置方法与A相基本相同,除了初相位设置成互差120°外,其它参数与A相相同。由此可以得到三相对称交流电源。
②晶闸管整流桥的建模和参数设置。首先从电力电子模块组中选取中的,并将模块标签改成“晶闸管整流桥”,然后双击模块图标,打开整流桥参数设置对话框,参数设置如图3所示。当采用三相整流桥时,桥臂数为3,A、B、C三相交流电源接到整流桥的输入端,电力电子选择晶闸管。参数设置原则如下,如果是针对某个具体的交流装置进行参数设置,对话框中的Rs、Cs、RON、Vf应取该装置中晶闸管元件的实际值,若果是一般情况,不针对某个具体的变流装置,这些参数可先取默认值进行仿真。若仿真结果理想,就认可这些设置的参数,若仿真结果不理想,则通过仿真实验,不断进行参数优化,最后确定其参数。这一参数设置原则对其他环节的参数设置也是实用的。
图2 A相电源参数设置 图3 整流桥参数设置
③平波电抗器的建模和参数设置。首先从元件模块组中选取,并将标签改为“平波电抗器”,然后打开平波电抗器参数设置对话框,参数设置如图4所示,平波电抗器的电感值是通过仿真实验比较后得到的优化参数。
④直流电动机的建模和参数设置。首先从电动系统模块中选取,并将模块标签改为“直流电动机”。直流电动机的励磁绕组“F+ —F-”接直流恒定励磁电源,励磁电源可从电源模块组中选取直流电压源模块,即,并将电压参数设置为220V,电枢绕组“A+ —A-”经平波电抗器接晶闸管整流桥的输出,电动机经TL端口接恒转矩负载,直流电动机的输出参数有转速n、电枢电流Ia、励磁电流If、电磁转矩Te,通过“示波器”模块观察仿真输出图形。
电动机的参数设置步骤如下,双击直流电动机图标,打开直流电动机的参数设置对话框,直流电动机的参数设置如图5所示。参数设置的原则与晶闸管整流桥相同。
图4 平波电抗器参数设置 图5直流电动机参数设置
⑤同步脉冲触发器的建模和参数设置。同步脉冲触发器用于触发三相全控整流桥的6个晶闸管,同步6脉冲触发器可以给出双脉冲,双脉冲间隔为60°,触发器输出的1~6号脉冲依次送给三相全控整流桥对应编号的6个晶闸管.同步脉冲触发器包括同步电源和六脉冲触发器两个部分alpha_deg:此端子为脉冲触发角控制信号输入;a, b, c:三相电源的三相线电压输入即Va, Vb, and Vc:触发器控制端,输入为“0”时开放触发器,输入大于零时封锁触发器;
Pulses:6脉冲输出信号。
alpha_deg为30度时双6脉冲同步触发器的输入输出信号
6脉冲同步触发器参数设置步骤如下,双击6脉冲同步触发器的图标,打开6脉冲同步触发器的参数对话框,6脉冲同步触发器的参数设置如图6所示。参数设置的原则与晶闸管整流桥相同。
图6 6脉冲同步触发器参数设置 图7 constant参数设置
2控制电路的建模与参数设置
晶闸管直流调速系统的控制电路只有一个给定环节,它可从常用模块组中选取,并将模块标签改为“给定信号”,然后双击该模块图标,打开参数设置对话框,参数设置如图7所示。实际调速时,给定信号是在一定范内变化的,可通过仿真时间,确定给定信号允许的变化范围。
3系统的仿真参数设置
在MATLAB的模型窗口打开“Simulation”菜单,单击“Configuration parame
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