功率电子学课程设计报告.doc

课 程 设 计 课程名称 _ 功率电子学 题目名称 晶闸管直流调速的系统 参数和环节特性的测定 学生学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 __ 2011年06月30日 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 一、实验目的 熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。 掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。 二、实验原理 晶闸管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-发动机组等组成。 在本实验中，整流装置扩电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压Ug作为触发口碑 移相控制电压Uct，改变Ug的大小即可改变控制角α，从而获得可调直流电压，以满足实验要求。实验系统组成原理如图1.0所示。 图1.0 晶闸管直流调速试验系统原理图 三、实验内容 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R。 测定晶闸管直流调速系统主电路电感值L。 测定直流电动机-直流发电机-测速发电机组的飞轮惯量GD^2。 测定晶闸管直流调速系统主电路磁时间常数Td。 测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数CM。 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数TM。 测定晶闸管触发及整流装置我Ud=f(Uct)。 测定测速发电机特性UTG=f(n)。 四、实验仿真 晶体管直流调速实验系统原理图如图A所示。该系统由给定信号、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。图1.1是采用面向电气原理图方法构成的晶闸管直流调速系统的仿真模型。下面介绍各部分的建模与参数设置过程。 图1.1 晶闸管开环直流调速的仿真模型 1.系统的建模与参数设置 系统的建模包括主电路的建模与控制电路的建模两部分。 （1）主电路的建模与参数设置 由图1.1可见，开环直流调速系统的主电路由三相对称交流电压器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。由于同步脉冲触发器与晶闸管三流桥是不可分割的两个环节，通常作为一个组合体来讨论，所以将触发器归到主电路来建模。 三相对称交流电压源的建模和参数设置。首先从电源模块组中选取一个交流电压源模块，再用复制的方法得到三相电源的另两个电压源模块，并用模块标题名称修改方法将模块标签分别改为“A相”、“B相”、“C相”，然后从连接器模块组中选取“Ground”元件和“BusBar”元件，按图1.0主电路进行连接。 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度，频率为50HZ,其他为默认值，如图2所示。B、C相交流电源参数设置方法与A相基本相同，除了将初相位设置成互差120度外，其他参数与A相相同。由此可得到三相对称交流电源。 晶闸管整流桥建模和参数设置。首先从电力电子模块组中选取“Universal Bridge”模块，并将模块标签改为“晶闸管整流桥”，然后双击模块图标，打开SCR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，桥臂数取3，A、B、C三相交流电源接到整流桥输入端，电力电子元件选择晶闸管。参数设置的原则如下，如果是针对某个具体的变流装置进行参数设置，对话框中的Rs、Cs、Ron、Lon、Vf应取该装置中的晶闸管元件的实际值，如果是一般情况，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，就可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。这一参数设置的原则对其他环节参数设置也适用。 图1.2 A相电源参数设置 图1.3 SCR整流桥参数设置 平波电抗器的建模与参数设置。首先从元件模块组中选取“Series RLC Branch”模块，并将模块标签改为“平波电抗器”，然后打后平波电抗器参数设置的对话框，参数设置如图1.4所示，平波电抗器的电感值是通过仿真之实验比较后得到的优化参数。 直流电动机建模与参数设置。首先从电动机系统模块组中选取“DC Machine”模块，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，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，双击直流电动村，打开直流电动机图标，打开直流电动机的对