電力拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：電力拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教師：實(shí)驗(yàn)室名稱：教學(xué)單位：電氣信息工程學(xué)院專業(yè)：電氣班級(jí)：091姓名：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)日期：201*.5.4實(shí)驗(yàn)成績(jī)：批閱教師：日期：一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：電力拖動(dòng)繼電接觸控制實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、通過(guò)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制、自鎖控制線路、正反轉(zhuǎn)控制線路、工作臺(tái)自動(dòng)往返循環(huán)控制線路、各種不同順序控制線路、兩地控制線路的實(shí)際安裝接線，掌握由電氣原理圖變換成安裝接線圖的知識(shí)。2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加深理解點(diǎn)動(dòng)控制和自鎖控制的特點(diǎn)以及在機(jī)床控制。3、掌握三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的原理和方法。4、掌握手動(dòng)控制正反轉(zhuǎn)控制、接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)、按鈕聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制及按鈕和接觸器雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的不同接法，并熟悉在操作過(guò)程中有哪些不同之處。5、掌握行程控制中行程開(kāi)關(guān)的作用、以及在機(jī)床電路中的應(yīng)用。6、掌握兩地控制的特點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)機(jī)床控制中兩地控制有感性的認(rèn)識(shí)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及配套軟件：DDSZ-1型電機(jī)及電氣技術(shù)試驗(yàn)裝置三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)（DJ24）繼電接觸控制（一）（DJ61-2）繼電接觸控制（二）（DJ62-2）四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)前要檢查控制屏左側(cè)端面上的調(diào)壓器旋鈕須在零位。開(kāi)啟“電源總開(kāi)關(guān)”，按下啟動(dòng)按鈕，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器旋鈕將三相交流電源輸出端U、V、W的線電壓調(diào)到220V。再按下控制屏上的“關(guān)”按鈕以切斷三相交流電源。以后在實(shí)驗(yàn)接線之前都應(yīng)如此。1、三相異步電動(dòng)機(jī)既可點(diǎn)動(dòng)又可自鎖控制線路如圖13①FU為過(guò)電流保護(hù)用（電流過(guò)大FU熔斷器斷路），F(xiàn)R1過(guò)熱保護(hù)用（電路過(guò)熱開(kāi)關(guān)FR1斷開(kāi)，則電動(dòng)機(jī)停止工作），Q1電源總開(kāi)關(guān)②接通Q1，按下SB2，KM1線圈得電，則KM1常開(kāi)主開(kāi)關(guān)閉合，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)，同時(shí)KM1常開(kāi)輔佐開(kāi)光閉合，當(dāng)SB2斷開(kāi)，KM1線圈繼續(xù)得電，達(dá)到自鎖控制。③按下SB3，常開(kāi)開(kāi)光閉合，KM1線圈繼續(xù)得電，常閉開(kāi)光斷開(kāi)，自鎖支路斷開(kāi)，松開(kāi)SB3，則KM1線圈斷電，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。達(dá)到點(diǎn)動(dòng)控制。④按下SB2,后松開(kāi)，控制電路自鎖，按下SB1，常閉斷開(kāi)，控制電路失電，KM1線圈斷電，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。2、按鈕和接觸器雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線路：①按下SB1，閉合，斷開(kāi)，KM1線圈支路通電，KM2線圈支路斷路，閉合，KM1控制支路自鎖，同時(shí)斷開(kāi)，這樣即使按下SB2，KM2線圈支路依然斷路，避免電機(jī)電源線路短路。電機(jī)正轉(zhuǎn)。松開(kāi)SB1。②按下SB2，斷開(kāi)，KM1線圈支路斷電，自鎖消除，恢復(fù)閉合，KM2線圈支路通電，支路自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)。松開(kāi)SB2.③按下SB3，總控制電路斷電，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。3、工作臺(tái)自動(dòng)往返循環(huán)控制線路①按下SB1（后松開(kāi)），閉合，KM1線圈支路通電，KM2線圈支路斷路，閉合，KM1控制支路自鎖，同時(shí)斷開(kāi)（保護(hù)電機(jī)電源電路短路），電機(jī)正轉(zhuǎn)，工作臺(tái)向左運(yùn)動(dòng)。若按下ST3，斷開(kāi)，KM1線圈支路斷電，控制工作臺(tái)左移時(shí)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。②工作臺(tái)左移運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)按下ST1，斷開(kāi)，KM1線圈支路斷電，恢復(fù)閉合，閉合，KM2線圈支路通電，支路自鎖，電機(jī)反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)右移，同時(shí)保護(hù)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。按下ST4，可控制停止電機(jī)右移運(yùn)動(dòng)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告③SB1，SB2為啟動(dòng)裝置用，啟動(dòng)后，無(wú)控制作用。停止裝置工作開(kāi)按下SB3,4、三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)順序控制（二）由分開(kāi)兩控制支路分別控制兩電機(jī)，兩支路互不影響各控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止，從而實(shí)現(xiàn)先后啟動(dòng)，和先后停止。5、三相異步電動(dòng)機(jī)停止順序控制：按下SB2，SB4，KM1、KM2支路閉合自鎖，兩電機(jī)啟動(dòng)。若先按下SB1，由于KM2線圈通電，閉合，則KM1支路仍閉合導(dǎo)通，即不能控制M1電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。只有先按下SB3，KM2線圈斷電，恢復(fù)斷開(kāi)，M2電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。再按SB1，由于斷開(kāi)，則KM1支路斷電，M1電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。6、三相異步電動(dòng)機(jī)兩地控制：甲地（SB2，SB3），乙地（SB1,SB4）可同時(shí)控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止。啟動(dòng)按鈕為（SB2，SB4），停止按鈕為（SB1，SB3）.五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析：六、實(shí)驗(yàn)心得繼電器在電機(jī)控制電路中起主要作用，利用繼電器可實(shí)現(xiàn)控制支路的自鎖，其斷開(kāi)其他支路，起到保護(hù)電機(jī)電源電路，還有接通其他支路，使其他支路開(kāi)關(guān)按鈕失效。電機(jī)拖動(dòng)繼電接觸控制實(shí)驗(yàn)是利用實(shí)物接線方式控制電機(jī)。利用PLC技術(shù)可免去接線的麻煩。

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第五章仿真及實(shí)驗(yàn)

第一節(jié)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?/p>

1熟悉晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其基本結(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

晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)由整流變壓器、晶閘管整流跳水裝置、平波電抗器、電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組等組成。在本實(shí)驗(yàn)中，整流裝置的主電路喂三相橋式電路，控制電路可直接由給定電壓Ug作為觸發(fā)器的移相控制電壓Ua。改變Ug的大小即可改變控制角a，從而獲得可調(diào)的直流電壓，以滿足實(shí)驗(yàn)要求。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成原理如圖5.1所示。

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R。2測(cè)定晶閘管直流系統(tǒng)電路電感值L..

3測(cè)定直流電機(jī)-直流發(fā)電機(jī)-測(cè)速發(fā)電機(jī)的飛輪慣量GD的平方。4測(cè)定晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主電路電磁時(shí)間常數(shù)Td。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)Tm。7測(cè)定晶閘管觸發(fā)及整流裝置特性Ud=f（Ue）。8測(cè)定測(cè)速發(fā)電機(jī)特性Utg=f（n）。

四．實(shí)驗(yàn)仿真

晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的原理如圖5.1所示。該系統(tǒng)由給定信號(hào)、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動(dòng)機(jī)等部分組成。圖5.2勢(shì)采用面向電氣原理圖方法構(gòu)成的晶閘管直流系統(tǒng)的仿真模型。下面介紹各部分建模與參數(shù)設(shè)置過(guò)程。

1．系統(tǒng)的建模和模型參數(shù)設(shè)置

系統(tǒng)的建模包括主電路的建模和控制電路的建模倆部分。1）主電路的建模和參數(shù)設(shè)置

由圖5.2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。由于同步脈沖與晶閘管整流橋是不可分割的兩個(gè)環(huán)節(jié)，通常作為一個(gè)組合體討論，所以將觸發(fā)器歸到主電路進(jìn)行建模。

2）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的輸入端，電力電子元件選擇晶閘管，參數(shù)設(shè)置的原則是：如果是針對(duì)某個(gè)具體的變流裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，對(duì)話框中的Cs,Ron,Ion,Vf應(yīng)取該裝置中晶閘管元件的實(shí)際值；如果是一般情況，不針對(duì)某個(gè)具體的變流裝置，這些參數(shù)可先取默認(rèn)值，若仿真結(jié)果理想，就可認(rèn)可這些參數(shù)，這一參數(shù)設(shè)置原則對(duì)其他原價(jià)的參數(shù)設(shè)置也是實(shí)用的。

3）平波電抗器的建模和參數(shù)設(shè)置。

首先從元件模塊組中選取“SeriesRLCBranch”模塊，并將模塊標(biāo)簽改為“平波電抗器”。然后打開(kāi)平波電抗器參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，參數(shù)設(shè)置如圖5.5所示，平波電抗器的電感值是通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)比較后得到的優(yōu)化參數(shù)，

4）直流電動(dòng)機(jī)的建模和參數(shù)設(shè)置。

首先從電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)模塊組中選取“DCMachine”模快，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-”接直流恒頂勵(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)矩負(fù)載，直流電動(dòng)機(jī)的輸出參數(shù)有轉(zhuǎn)速n，電樞電流Ia勵(lì)磁電流It,電磁轉(zhuǎn)矩Ｔｔ，通過(guò)“示波器”模塊可觀察仿真輸出圖形。

進(jìn)行直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置時(shí)，先雙擊直流電動(dòng)機(jī)圖標(biāo)，打開(kāi)直流電動(dòng)機(jī)的參數(shù)對(duì)話框，直流電動(dòng)機(jī)的參數(shù)設(shè)置如圖５．６所示，其參數(shù)設(shè)置的原則與晶閘管整流橋相同。

圖5.5平波電抗器參數(shù)設(shè)置

圖５．６直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置

5）同步脈沖觸發(fā)器的建模和參數(shù)設(shè)置。

同步脈沖觸發(fā)器包括同步電源和6脈沖觸發(fā)器兩部分。

根據(jù)圖5.1主電路的連接關(guān)系，即可建立起如圖5.2所示的主電路仿真模型。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)，封鎖觸發(fā)器。

2）控制電路的建模和參數(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)定環(huán)節(jié)，它從輸入源模塊組中選取“Constant”模塊，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)話筐，將參數(shù)設(shè)置為50rad/s。實(shí)際調(diào)速時(shí)，給定信號(hào)是在一定范圍內(nèi)變化的，讀者可通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，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圖5.1所示系統(tǒng)原理圖的連接關(guān)系進(jìn)行模型連接，即可得到圖5.2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)“Simulatiom”菜單，進(jìn)行“SimulatiomParameters”設(shè)置，如圖5.7所示。

圖5.7仿真參數(shù)設(shè)置

單擊“SimulatiomParameters”菜單后，得到仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，參數(shù)設(shè)置如圖5.8所示。仿真中所選擇的算法為odc23s。由于實(shí)際系統(tǒng)的多樣性，不同的系統(tǒng)需要采用不同的仿真算法，到底采用哪一種算法，可通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較選擇。仿真的“Starttime”一般設(shè)為0，“Stoptime”根據(jù)實(shí)際需要而定。

圖5.8仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框及參數(shù)設(shè)置

3．系統(tǒng)的仿真、仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析

當(dāng)建模和參數(shù)設(shè)置完成后，即可開(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，如圖5.9所示，其中圖5.9（a）、（b）、（c）、（d）分別表示直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Te曲線、電樞電流Ia曲線、角頻率ω曲線和角頻率與電樞電流Ia的關(guān)系曲線曲線。

根據(jù)圖5.2的仿真模型，只要在系統(tǒng)模型圖上雙擊“示波器”圖標(biāo)即可觀察仿真輸出結(jié)果，并可對(duì)其輸出圖形進(jìn)行編輯。最終可得編輯后的輸出圖形如圖5.10所示。

（a）直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Te曲線

（b）直流電動(dòng)機(jī)的電樞電流Ia曲線

（c）直流電動(dòng)機(jī)的角頻率ω曲線

（d）直流電動(dòng)機(jī)的角頻率ω與電樞電流Ia的關(guān)系曲線曲線

圖5.10顯示的分別是晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的電流曲線和轉(zhuǎn)速曲線�？梢钥闯觯�這個(gè)結(jié)果和實(shí)際電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的結(jié)果相似，系統(tǒng)的建模與仿真時(shí)成功的。

圖5.10編輯后的晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的電流曲線和轉(zhuǎn)速曲線

4.建模與參數(shù)設(shè)這的原理和方法

（1）系統(tǒng)建模時(shí)，將其分成主電路和控制電路兩部分分別建模。

（2）在進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時(shí)，晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動(dòng)機(jī)等裝置（固有環(huán)節(jié)）的參數(shù)設(shè)置原則是：如果針對(duì)某個(gè)具體的裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，則對(duì)話框中的有關(guān)參數(shù)應(yīng)該為裝置的實(shí)際值。如果不針對(duì)某個(gè)具體裝置的一般情況，課先去這些裝置的參數(shù)默認(rèn)值進(jìn)行仿真。若仿真結(jié)果理想，可以認(rèn)可這些設(shè)置的參數(shù)；若結(jié)果不理想，則通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，不斷進(jìn)行西安書(shū)優(yōu)化，最后確定其參數(shù)。

（3）給定信號(hào)的變化范圍、調(diào)節(jié)器的的參數(shù)和反饋檢測(cè)環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)（閉環(huán)系統(tǒng)中使用）等可調(diào)參數(shù)的設(shè)置，其一般方法是通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，不斷進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。具體方法是分別設(shè)置這些參數(shù)的一個(gè)較大值個(gè)較小值進(jìn)行仿真，弄清他們對(duì)系統(tǒng)性能影響的趨勢(shì)，據(jù)此逐步將參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。（4）仿真時(shí)間根據(jù)實(shí)際需要確定，已能夠仿真出完整的波形為前提。

（5）由于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的多樣性，沒(méi)有一種仿真算法是萬(wàn)能的。不同的系統(tǒng)采用不同仿真算法，到底采用

哪一種算法更好，這需要通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，從仿真能否進(jìn)行，仿真的速度，仿真的精度等方面進(jìn)行比較選擇。

上述內(nèi)容具有一般指導(dǎo)意義，在討論后面各種系統(tǒng)時(shí)，遇到類似問(wèn)題就不再細(xì)述。（1）作出實(shí)驗(yàn)所得的各種曲線，計(jì)算有關(guān)參數(shù)。（2）由Ksf(Ug)特性，分析晶閘管裝置的非線性現(xiàn)象

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