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基于matlab平台的电机及拖动系统仿真.doc
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基于matlab平台的电机及拖动系统仿真.doc
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1 直流发电机性能的仿真................................................................................................................3
1.1 他励直流发电机空载特性仿真.........................................................................................3
1.2 他励直流发电机外特性仿真.............................................................................................4
1.3 并励直流发电机外特性仿真.............................................................................................4
1.4 并励直流发电机自励过程仿真 (一)...........................................................................6
1.5 并励直流发电机自励过程仿真 (二)...........................................................................7
2 直流电动机性能的仿真..............................................................................................................11
2.1 他励直流电动机工作特性仿真.......................................................................................11
2.2 串励直流电动机工作特性仿真.......................................................................................12
2.3 他励直流电动机机械特性仿真.......................................................................................13
3 直流电动机启动、制动仿真......................................................................................................15
3.1 他励直流电动机直接启动仿真.......................................................................................15
3.2 他励直流电动机串电阻三级启动仿真...........................................................................19
参考文献..........................................................................................................................................21
1 直流发电机性能的仿真
1.1 他励直流发电机空载特性仿真
一台他励直流发电机的额定电压
VU
N
110�
,额定转速
min/1500rn
N
�
,励磁电流
AI
fN
4.1�
,电枢绕组的电阻和电感忽略不计。在额定转速时做发电机空载特性试验,测得
数据见表 1.1,试绘制空载特性曲线。(参考文献[1]page 196~197)
表 1.1 他励直流发电机空载特性试验数据
AI
f
/
0
0.5
0.7
0.8
1.0
1.2
1.5
1.2
1.0
0.8
0.7
0.5
0
VU /
0
2
75
93.5
99
106
111.5
117
114
109.5
102.5
97.5
83.6
18
Matlab 程序:(MATLABFILE\DCGNLOAD_tl.m)
clc
clear
Ifdata1=[0.0,0.5,0.7,0.8,1.0,1.2,1.5];
Ifdata2=[0.0,0.5,0.7,0.8,1.0,1.2,1.5]; %励磁电流If值
U0data1=[2,75,93.5,99,106,111.5,117];
U0data2=[18,83.6,97.5,102.5,109.5,114,117]; %空载电压U0值
xdata=0:.1:1.5;
ydata1=interp1(Ifdata1,U0data1,xdata,'spline');
ydata2=interp1(Ifdata2,U0data2,xdata,'spline'); %采用样条插值方法分析数据
plot(Ifdata1,U0data1,'*')
hold on;
plot(Ifdata2,U0data2,'*') %用'*'绘制空载特性试验数据点
hold on;
plot(xdata,ydata1);
hold on;
plot(xdata,ydata2); %绘制插值后的特性曲线
hold on;
title('直流发电机空载特性')
xlabel('{\itI}_f /A')
ylabel('{\itU}_0 /V') %标题与坐标标签
axis([0,2,0,120]) %坐标轴数据范围
运行结果:
1.2 他励直流发电机外特性仿真
一台他励直流发电机的额定电压
VU
N
110�
,额定转速
min/1500rn
N
�
,励磁电流
AI
fN
4.1�
,电枢电阻
�� 3.2
a
R
。在额定转速时做发电机外特性试验,测得数据见表 1.2,
试绘制发电机的外特性曲线。(参考文献[1]page 198)
表 1.2 他励直流发电机外特性试验数据
AI /
17
15
13
8.8
7
4.3
0
VU /
107
108.5
110
112.5
114
116
118
Matlab 程序:(MATLABFILE\DCGOUTER_tl.m)
clc
clear
Idata=[0,4.3,7,8.8,13,15,17]; %负载电流I值
Udata=[118,116,114,112.5,110,108.5,107]; %负载电压U值
xdata=0:1:17;
ydata=interp1(Idata,Udata,xdata,'spline'); %采用样条插值方法分析数据
plot(Idata,Udata,'*') %用'*'绘制外特性试验数据点
hold on;
plot(xdata,ydata); %绘制插值后的特性曲线
hold on;
title('他直流发电机外特性')
xlabel('{\itI} /A')
ylabel('{\itU} /V') %标题与坐标标签
axis([0,20,0,150]) %设置坐标轴数据范围
运行结果:
1.3 并励直流发电机外特性仿真
一台并励直流发电机的额定电压
VU
N
110�
,额定转速
min/1500rn
N
�
,励磁电流
AI
fN
4.1�
,励磁回路电阻
�� 75
f
R
,电枢电阻
�� 3.2
a
R
。在额定转速时做发电机空载
试验,测得数据见表 1.3,试绘制发电机的外特性曲线。(参考文献[1]page 198~199)
表 1.3 他励直流发电机空载试验数据
AI
f
/
0
0.5
0.7
0.8
1.0
1.2
1.5
VU /
0
5
75
95
100
108
110
117
Matlab 程序:(MATLABFILE\DCGOUTER_bl.m)
% 电机与拖动基础及MATLAB仿真 Page198
% 并励直流发电机外特性仿真
% 额定转速情况下,负载电流变化时电压的变化情况
% 参考文献[2]:“并励直流发电机外特性拐弯现象的直观解释”——期刊网
% 参考文献[3]:“并励直流发电机外特性方程的推到及其应用分析”——期刊网
clc
clear
nN=1500;
IfN=1.4;
Rf=75;
Ra=2.3; %并励直流电动机的基本数据
Ifdata=[0,0.5,0.7,0.8,1.0,1.2,1.5]; %空载试验励磁电流If值
U0data=[5,75,95,100,108,110,117]; %空载试验空载电压U0值
%近似认为是感应电动势E0
If=0:0.01:2; %重新设置励磁参数
P=polyfit(Ifdata,U0data,3); %多项式(三阶)拟合
U0=polyval(P,If); %空载特性曲线拟合
U=If*Rf; %计算电枢端电压
Ia=(U0-U)/Ra; %计算电枢电流
I=Ia-If; %计算负载电流
plot(I,U) %绘制并励直流发电机外特性
hold on;
title('并励直流发电机外特性')
xlabel('{\itI} /A')
ylabel('{\itU} /V') %标题与坐标标签
axis([0,20,0,120]) %设置坐标轴数据范围
set(gca,'XTick',0:2:20) %设置横轴的刻度
运行结果:
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