《電力電子裝置及控制技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、南昌工程學(xué)院電力電子裝置及控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)趙冉編2010年 6 月目 錄實(shí)驗(yàn)一 直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)二 異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)三 晶閘管三相控直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)四 電流跟蹤型PWM直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)五 直流伺服狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)六 DC/DC電路閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)七 PWM控制逆變器實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)八 功率因數(shù)校正實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)一 直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解直流電機(jī)的控制技術(shù)2 熟悉直流電機(jī)的啟動(dòng)特性二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1. 電腦2. MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 1.建立直流電機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)2.建立直流電機(jī)的啟動(dòng)子系統(tǒng)四、實(shí)驗(yàn)原

2、理及步驟 實(shí)驗(yàn)原理建立他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞回路串接電阻起動(dòng)的仿真模型，選取標(biāo)準(zhǔn)5馬力、額定電樞電壓240V、額定轉(zhuǎn)速為1750rpm、額定勵(lì)磁電壓為300V的直流電機(jī)。圖 直流電機(jī)串電阻起動(dòng)仿真模型 圖 起動(dòng)器子系統(tǒng)從Electrical Sources模塊子集中拖拽DC Voltage Source模塊到模型窗口中，經(jīng)過適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)，設(shè)置電壓為300V，連接到直流電機(jī)的磁場(chǎng)繞組。從Simulink的常用模塊集中拖拽Constant和Scope分別作為負(fù)載轉(zhuǎn)矩和示波器。再次拖拽DC Voltage Source模塊到模型窗口中作為電樞的電源。將一個(gè)串接3個(gè)電阻起動(dòng)的起動(dòng)器封裝成一個(gè)子系統(tǒng)。五、實(shí)驗(yàn)

3、結(jié)果分析及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)步驟。2.寫出符合規(guī)范的試驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)二 異步電機(jī)啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解異步電機(jī)控制技術(shù)2 熟悉異步電機(jī)的啟動(dòng)特性二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1電腦2MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 1.建立異步電機(jī)的啟動(dòng)模型2.對(duì)異步電機(jī)的角速度、機(jī)械轉(zhuǎn)矩、電樞電流進(jìn)行觀測(cè)四、實(shí)驗(yàn)原理及步驟 建立的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻運(yùn)行仿真模型。對(duì)其中測(cè)量分路器（Machine Measurement Demux）的設(shè)置只選擇轉(zhuǎn)子電流ir_abc、轉(zhuǎn)速wm、和電磁轉(zhuǎn)矩Te。而串接的電阻可以從元件(Elements)子模塊集中得到，具體做法是：選擇串聯(lián)RLC分支（S

4、eries RLC Branch），然后設(shè)置電阻為1，電感為零，電容為無窮大。使用Selector元件（在SimulinkSignal Routing子模塊集中）從輸出的信號(hào)中提取所要求的單路信號(hào)。三相對(duì)稱交流電源采用星型接法，考慮逆時(shí)針方向?yàn)檎D(zhuǎn)方向。因此A、B、C三相電壓的初始相位分別設(shè)置為240、120、0而它們的幅值都是310V。示波器可在SimulinkSink子模塊集中得到。在運(yùn)行仿真之后，從示波器Scope中得到異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程的B相轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩的變化曲線。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)步驟。2.寫出符合規(guī)的試驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)三 晶閘管三相

5、控直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解晶閘管相控調(diào)壓技術(shù)技術(shù)2 熟悉晶閘管電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的工作原理二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1電腦2MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 1.搭建晶閘管全橋整流電路2. 搭建他勵(lì)直流電壓調(diào)速系統(tǒng)四、實(shí)驗(yàn)原理及步驟 建立一個(gè)晶閘管三相全控橋供電的他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速開環(huán)控制系統(tǒng)仿真模型。電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)如下：，已知電機(jī)轉(zhuǎn)子以及負(fù)載的飛輪慣量總計(jì)為，勵(lì)磁繞組電壓，濾波電抗器為。當(dāng)整流橋觸發(fā)角在7秒鐘內(nèi)從35變成為0時(shí)，觀察該直流電機(jī)在帶有額定負(fù)載的情況下，電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓，電磁轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速隨時(shí)間變化的仿真曲線。 建立MATLAB/Simulink仿真模型如圖，設(shè)置A相交流電壓

6、源的參數(shù)，B相和C相的參數(shù)設(shè)置和A相基本相同，只是相角分別為和。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)步驟。2.寫出符合規(guī)范的試驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)四 電流跟蹤型PWM直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解全控型DC/DC變換器的工作原理2 掌握PWM直流電機(jī)調(diào)速控制方法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1. 電腦2. MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 1.搭建Buck型降壓電路2. 直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)四、實(shí)驗(yàn)原理及步驟 建立一個(gè)電流跟蹤型PWM直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型。直流電機(jī)的參數(shù)如下：額定功率、額定電樞電壓、額定勵(lì)磁電壓、電樞電阻、電樞電感。 a) 速度控制器子系統(tǒng) b)電流控制器

7、子系統(tǒng)五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)步驟。2.寫出符合規(guī)范的試驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)五 直流伺服狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解直流電機(jī)的反饋控制原理2 掌握反饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1MATLAB軟件2. 電腦三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 1.搭建直流電機(jī)反饋控制系統(tǒng)2.對(duì)控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)四、實(shí)驗(yàn)原理及步驟 直流電機(jī)模塊的參數(shù)設(shè)置如圖所示。仿真算法采用ode15s(stiff/NDF)。仿真結(jié)果如圖25所示?？梢?，該直流伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能很好，轉(zhuǎn)角的變化曲線沒有超調(diào)。電樞電流和電磁轉(zhuǎn)矩的變化曲線動(dòng)態(tài)過程都有兩個(gè)部分：前一部分為正，使電機(jī)正向加速；后一部分為負(fù)，為

8、制動(dòng)過程。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)步驟。2.寫出符合規(guī)范的試驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)六 DC/DC電路閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.初步熟悉simulink工具箱中各仿真模塊2.了解DC/DC變換器的基本仿真方法3.理解PID控制的原理二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1電腦2MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 1繪制簡(jiǎn)單電路 2設(shè)置參數(shù)實(shí)現(xiàn)仿真。四、實(shí)驗(yàn)原理及步驟采用編程和simulink仿真相混合的方法設(shè)計(jì)Buck變換器的閉環(huán)控制。方法，在如下圖中設(shè)置PID控制器的參數(shù)，并調(diào)整參數(shù)使系統(tǒng)輸出得到優(yōu)化，并得到PID控制器的傳遞函數(shù)，計(jì)算校正后的系統(tǒng)傳遞函數(shù)。繪制Bode圖和根

9、軌跡圖。觀察其穩(wěn)定性，再回到仿真條件下對(duì)PID參數(shù)，反饋系數(shù)進(jìn)行修改。最后對(duì)系統(tǒng)輸入階躍信號(hào)，觀察其超調(diào)和調(diào)節(jié)時(shí)間，并繼續(xù)修改PID參數(shù)，在此過程中尋找P,I,D與系統(tǒng)輸出特性之間的關(guān)系規(guī)律。得到最終的Bode圖和根軌跡方程。繪制根軌跡方程的命令：num= ; den= ; rlocus(num,den)五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)步驟。2. 寫出符合規(guī)范的試驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)七 PWM控制逆變器實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.初步熟悉simulink工具箱中各仿真模塊2.了解DC/AC變換器的基本仿真方法3.掌握PWM控制技術(shù)二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. 電腦2. MATLAB軟件三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 1繪制簡(jiǎn)單電路 2學(xué)會(huì)DC/AC變換器的基本仿真方法四、 實(shí)驗(yàn)原理及步驟建立如下的單相全橋逆變電路，采用PWM控制，得到仿真波形。并嘗試在輸出端加入隔離變壓器。五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 包含實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)步驟。2. 寫出符合規(guī)范的試驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)八 功率因數(shù)校正實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.初步熟悉simulink工具箱中各仿真模塊2.了解AC/DC變換器的基本仿真方法3.會(huì)使用仿真模塊建立簡(jiǎn)單電路仿真系統(tǒng)二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器1. 電腦2. MATLAB軟件三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求 1繪制簡(jiǎn)單電路 2驗(yàn)證單相功率因數(shù)校正電路四、實(shí)驗(yàn)原理及