毕业论文基于matlab三相异步电动机调压调速系统设计说明书.doc
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电气工程及其自动化专业方向课程设计
一、设计任务
1、了解并熟悉双闭环三相异步电机调压调速原理及组成。
2、学习SIMULINK,熟悉相关的模块功能。
3、进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。
二、设计要求
1、利用SIMULINK建立闭环调速系统仿真模型。
2、调试完成调压模块仿真、开环系统仿真、闭环系统仿真。
三、实验设备
1、计算机一台
2、MATLAB仿真软件
四、实验原理
调压调速即通过调节通入异步电动机的三相交流电压大小来调节转子转速的方法。
理论依据来自异步电动机的机械特性方程式:
其中,p为电机的极对数;
w1为定子电源角速度;
U1为定子电源相电压;
R2’为折算到定子侧的每相转子电阻;
R1为每相定子电阻;
L11为每相定子漏感;
L12为折算到定子侧的每相转子漏感;
S为转差率。
图1异步电动机在不同电压的机械特性
由电机原理可知,当转差率s基本保持不变时,电动机的电磁转矩与定子电压的平方成正比。
因此,改变定子电压就可以得到不同的人为机械特性,从而达到调节电动机转速的目的。
1、调压电路
改变加在定子上的电压是通过交流调压器实现的。
目前广泛采用的交流调压器由晶闸管等器件组成。
它是将三个双向晶闸管分别接到三相交流电源与三相定子绕组之间通过调整晶闸管导通角的大小来调节加到定子绕组两端的端电压。
这里采用三相全波星型联接的调压电路。
T1
Ua
Ub
Uc
T2
T3
T5
T4
T6
R
R
R
N
图2调压电路原理图
2、开环调压调速
开环系统的主电路由触发电路、调压电路、电机组成。
原理图如下:
图3开环调压系统原理图
AT为触发装置,用于调节控制角的大小来控制晶闸管的导通角,控制晶闸管输出电压来调节加在定子绕组上的电压大小。
3、闭环调压调速
速度负反馈闭环调压调速系统的工作原理:
将速度给定值与速度反馈值进行比较,比较后经速度调节器得到控制电压,再将此控制电压输入到触发装置,由触发装置输出来控制晶闸管的导通角,以控制晶闸管输出电压的高低,从而调节了加在定子绕组上的电压的大小。
因此,改变了速度给定值就改变了电动机的转速。
由于采用了速度负反馈从而实现了平稳、平滑的无级调速。
同时当负载发生变化时,通过速度负反馈,能自动调整加在电动机定子绕组上的电压大小。
由速度调节器输出的控制电压使晶闸管触发脉冲前移,使调压器的输出电压提高,导致电动机的输出转矩增大,从而使速度回升,接近给定值。
图4闭环调速结构图
图5闭环调速系统原理图
五、仿真内容
1、调压电路
1)、调压电器的仿真模型
图6(a)利用单个晶闸管元器件搭建的三相交流调压器的仿真模型(b)图的封装模型
2)、调压电路的搭建
图7调压电路模型
3)、参数的设定
Frequencyofsynchronizationvoltages(hz):
同步电压频率(赫兹)50Hz
Pulsewidth(degrees):
触发脉冲宽度(角度)10
Doublepulsing:
双脉冲出发选择。
RLC负载的参数设定:
电阻100Ω,电感0H,电容的值为inf
UA:
峰值220v,f为50Hz,初相位为0°
UB:
峰值220v,f为50Hz,初相位为-120°
UC:
峰值220v,f为50Hz,初相位为-240°
4)电阻负载的仿真图形
a)触发角α为45°b)触发角α为60°
图8三相交流调压器的输出电压波形
在电阻负载时三相交流调压器的输出电压仿真结果如图8所示。
其中图8a为α=45°时调压器输出的波形,图8b所示为α=60°时调压器输出的波形。
通过比较a)和b)可以发现,随着触发角的增加,同时有三个晶闸管导通的区间逐步减小,到α>=60°时,任何晶闸管都只有两相晶闸管导通。
2、异步电动机带风机泵类负载开环调压调速模块
1)参数设定
由公式Tz=kn²可推出k=Tz/n²
电机参数额电压220v频率为60Hz极对数为2对
容量为2238VA同步转速为1800转/分钟
可以计算k=0.000003665
UA:
峰值180v,f为60Hz,初相位为0°
UB:
峰值180v,f为60Hz,初相位为-120°
UC:
峰值180v,f为60Hz,初相位为-240°
图9开环系统仿真模型
1)触发角α为60°时得到的转速
图10α=60°时电机转速变化的过程
由图中可以观察到当触发角为60°时,转速稳定在1712转/分钟,转速在0.9s时达到稳定状态。
2)触发角α为75°时得到的转速
图11α=75°时电机转速变化的过程
由图中可以观察到当触发角为75°时,转速稳定在1660转/分钟,转速在1.6s时达到稳定状态。
分析:
通过比较图10和图11的触发角α为60°和80°时可以发现:
随着α的增大,使得输出电压降低,使转速下降,从而达到调速的目的。
3)改变电源电压,电源电压为150v,触发角α为60°时得到的转速
图12电源电压为150vα=60°时电机转速变化的过程
由图中可以观察到当触发角为60°时,转速稳定在1660转/分钟,转速在1s时达到稳定状态。
分析:
通过比较图11和图13可以发现,在相同的触发角不同的电源电压下,电源电压的降低会使转速下降。
同时也可以得到通过改变电源电压的大小来实现调速的可行性。
3、闭环调压
图13闭环调压调速系统仿真模型
异步电动机速度负反馈闭环调压调速系统的仿真模型如下所示,将速度给定值(1200)与速度反馈值进行比较,比较后经速度调节器得到控制电压,再将此控制电压输入到触发装置,由触发装置输出来控制晶闸管的导通角,以控制晶闸管输出电压的高低,从而调节了加在定子绕组上电压的大小。
因此,改变速度给定值就改变了电机的转速。
由于采用了速度负反馈从而实现了平稳平滑的无级调速。
同时负载发生变化时,通过速度负反馈,能制动调整加在定子绕组上的电压的大小,由速度调节器输出的控制电压使晶闸管触发脉冲迁移,是调压器的输出电压提高,导致电动机的输出转矩增大,从而使速度回升,接近给定值。
PI设置:
比例环4,环0.1,输出限幅[60,-60]。
控制角调节范围0~120.
图14闭环转速特性
图14是电压为180v,转速给定为1420,从图中可以可以发现转速给定为1420,转速在0.5s时达到稳定状态,转速维持在1420,从中可以得出转速跟随给定变化。
以下是给定1350在1.4S时给60阶跃的转速、控制角、负载转矩。
图14转速
从图15可以发现转速在0.45s时达到稳定,在0.45s到1.4s时转速稳定在1350转/分钟,到1.4s时给了一个终值为60的阶跃,可以发现转速跟随给定变化
图15控制角
从图16可以直观的看到控制角在随着给定的变化而变化,从而实现调速。
图17转矩
开始时,转速为0,负载转矩为0,反馈因输出限幅为-60,经60偏置使得输入控制角为0,定子绕组电压为电源电压。
随着转速的上升,负载转矩增大,反馈在一定范围内依旧为0.经0.6秒后转速稳定在1350,负载转矩、控制角也保持稳定。
再过0.8秒,给定增加60,经反馈,减小控制角,增大电压提高转速,负载转矩随之增大,在1.6秒内保持稳定。
六、总结体会
为期两周的专业方向综合性设计实验终于告一段落了,在为期两周的课程设计中,我学到很多东西,有些表面上看起来比较简单的东西,实际做起来的就不像那么简单了,要考虑诸多参数的配合。
对于整个系统,因为课题要求是调压调速,所以首先从调压器开始设计,使用利用单个晶闸管元器件搭建的三相交流调压器的仿真模型,再将该模块进行封装。
先观察带电阻负载时,调压器输出的波形,通过修改参数终于使得调压器输出的波形与理论相同。
接着,异步电动机带风机泵类负载开环调压调速。
然后,确定调速系统采用闭环控制,整个系统可以实现转速负反馈调节,使系统的性能大大提高。
通过此次设计让我对matlab的simulink模块有了更深的了解,对调压调速的特性也有了更深层次的认识。
七、参考文献
1)机械工业出版社《电力电子和电力拖动控制系统的matlab仿真》洪乃刚
2)机械工业出版社《电力电子技术》王兆安
3)电子工业出版社《matlab电机仿真精华50例》郝世勇
注:
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energysaving,shockabsorption,andtheabilitytoachieveshockcompressionandmakeuseofdynamicpressurestrength.Usedinmicroseismiccompactionmoldingmachineandmulti-contacthigh-pressuremoldingmachine.Accordingtothesupportstructure,thepneumaticmicroseismicmechanismcanbedividedintospringpneumaticmicroseismicmechanismandaircushionmicroseismicmechanism.WhatIchoosehereisthedesignofspringpneumaticmicroseismicmechanism.Referringtotherelevanttechnologyandstandardofthiskindofmouldingmachine,Idesignthepracticalshockmoldingmachine.
附件:
本科生毕业设计(论文)管理规范
教务处
目录
教育部办公厅关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知 1
毕业设计(论文)工作管理规程 4
大学本科生毕业设计(论文)盲审抽检办法 12
毕业设计说明书与毕业论文撰写的规范化要求 14
大学毕业论文封面 21
大学毕业设计(论文)任务书 22
大学毕业设计(论文)开题报告 32
大学届毕业设计(论文)答辩资格审查表 34
大学 届本科生在校外从事毕业设计(论文)登记表 37
大学本科生毕业设计(论文)选题审批表 38
大学毕业设计评阅人评审表 39
大学毕业论文评阅人评审表 40
评分标准 41
毕业设计(论文)指导教师评审标准 42
毕业设计(论文)评阅人评审标准 43
毕业设计(论文)答辩评审标准 43
大学毕业设计(论文)成绩单 47
大学优秀毕业设计(论文)推荐汇总表 48
届毕业设计(论文)工作总结 50
毕业设计(论文)存档文件 51
教育部办公厅关于加强普通高等学校
毕业设计(论文)工作的通知
教高厅〔2004〕14号
各省、自治区、直辖市教育厅(教委),新疆生产建设兵团教育局,有关部门(单位)教育司(局),部属各高等学校:
为了认真贯彻落实国务院批转的《2003-2007年教育振兴行动计划》,办好让人民满意的教育,切实把提高教育质量放在重中之重的位置,实现高等教育的持续健康发展,根据普通高等学校教学的实际情况和社会发展对人才培养工作的新要求,现就加强普通高等学校毕业设计(论文)工作有关要求通知如下:
一、要充分认识毕业设计(论文)环节的重要意义
毕业设计(论文)是实现培养目标的重要教学环节。
毕业设计(论文)在培养大学生探求真理、强化社会意识、进行科学研究基本训练、提高综合实践能力与素质等方面,具有不可替代的作用,是教育与生产劳动和社会实践相结合的重要体现,是培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的重要实践环节。
同时,毕业设计(论文)的质量也是衡量教学水平,学生毕业与学位资格认证的重要依据。
各省级教育行政部门(主管部门)和各类普通高等学校都要充分认识这项工作的必要性和重要性,制定切实有效措施,认真处理好与就业工作等的关系,从时间安排、组织实施等方面切实加强和改进毕业设计(论文)环节的管理,决不能降低要求,更不能放任自流。
二、要加强毕业设计(论文)阶段的教学管理工作
各类普通高等学校要进一步强化和完善毕业设计(论文)的规范化要求与管理,围绕选题、指导、中期检查、评阅、答辩等环节,制定明确的规范和标准。
毕业设计(论文)选题要切实做到与科学研究、技术开发、经济建设和社会发展紧密结合,要把一人一题作为选题工作的重要原则。
要根据不同专业学科特点和条件,研究建立有效的毕业设计(论文)质量管理模式和监控制度。
要重视研究和解决毕业设计(论文)工作中出现的新情况和新问题,积极采取措施,加大改革和工作力度,建立和完善校内外实习基地,高度重视毕业实习,不断提高毕业设计(论文)的整体水平。
三、要加强对毕业设计(论文)指导教师的管理工作
当前,要重视解决指导教师的数量和水平不适应毕业设计(论文)工作需要的问题。
要统筹教师队伍在毕业设计(论文)工作中的指导作用,确保指导教师数量的足额到位。
要通过建立制度和奖惩机制,从严治教,明确指导教师的职责,增强责任意识,使其集中精力完成毕业设计(论文)环节的各项教育教学任务。
提倡建立校内外指导教师相结合以校内教师为主体的指导教师队伍,加强在各类实践活动中对大学生综合能力的训练。
四、要加强毕业设计(论文)环节的学风建设
要通过各种途径和方式加强对学生的学风教育,使学生理解毕业实习、毕业设计(论文)的目的和意义,充分认识到做好毕业设计(论文)对自身思想品德、业务水平、工作能力和综合素质的提高具有深远的影响。
要建立严格的管理制度,倡导科学、求实、勇于创新、团结协作的优良学风,切实纠正毕业设计(论文)脱离实际的倾向,严肃处理弄虚作假、抄袭等不良行为。
五、高职高专学生的毕业设计要充分体现其职业性和岗位性
高职高专学生的毕业设计要与所学专业及岗位需求紧密结合,可以采取岗前实践和毕业综合训练等形式,由学校教师与企业的专业技术人员共同指导,结合企业的生产实际选题,确定训练内容和任务要求。
时间应不少于半年。
对高职高专学生要加强毕业设计环节的规范管理,加强过程监控,严格考核,采取评阅、答辩、实际操作等形式,检查和验收毕业设计成果。
六、要保证经费投入,努力改善毕业设计(论文)工作的基本条件
高等学校要通过多种形式和渠道加大对毕业设计(论文)工作的经费投入,采取切实措施改变当前对毕业设计(论文)工作投入不足的状况。
改善实习、实验及工作条件,为做好毕业设计(论文)工作创造良好的环境。
请各省级教育行政部门和有关主管部门加强对高等学校毕业设计(论文)工作的宏观管理和指导,认真研究和解决存在的实际问题,提出相应的政策措施。
要及时总结、宣传和推广先进经验,推动毕业设计(论文)工作质量的不断提高。
教育部将在适当时候开展专项检查,在今后的教学评估工作中也将加大对学校毕业设计(论文)环节的考察力度,并将其列为确定评估结论的关键指标。
请认真贯彻执行本通知精神,并将执行中的有关情况及时报告我部高等教育司。
教育部办公厅
二○○四年四月八日
毕业设计(论文)工作管理规程
毕业设计(论文)是本科生培养过程中重要的组成部分,是毕业前学生进行全面综合训练,培养学生综合素质、创新意识和创新能力的一个重要的实践性教学环节,是对学生知识、能力和素质的综合考核。
为了规范我校毕业设计(论文)工作,全面提高毕业设计(论文)质量,特制定本规程。
一、基本要求
毕业设计(论文)应从以下几方面培养学生的能力:
1、综合运用知识能力。
2、文献资料查阅应用能力。
3、研究方案的设计(实验)能力。
4、研究方法和手段(计算机等)的运用能力。
5、技术经济分析能力。
6、外文应用能力。
7、创新能力。
二、工作程序
l、确定题目
每年11月底前,各大学向学生公布下届毕业生课题方向和题目,并说明题目来源、内容、难易程度、工作量大小及所具备的条件等。
各大学可采取学生自选与分配相结合方法,使每位学生选定一个题目,要求一人一题。
2、指定指导教师
大学根据学生选题方向指定指导教师,指导教师确定后,安排指导教师与学生见面。
指导教师向学生下达毕业设计(论文)任务书,并提出具体要求。
毕业设计(论文)开始前,各大学必须进行毕业设计(论文)动员。
组织师生学习本管理规程,明确职责及要求,安排必要的指导培训和专题讲座。
指导教师一般由讲师以上职称的教师担任。
每名指导教师所指导的学生人数一般不超过8人。
特殊情况由各大学教大学长批准。
3、指导过程
毕业设计(论文)过程中,教师的指导工作按前、中、后三阶段进行。
(1)前期:
指导教师检查学生毕业设计(论文)课题进行的必要条件是否具备、进度计划是否合理,审定学生拟定的论文提纲、开题报告或设计方案,并提出具体意见和建议。
了解学生毕业设计(论文)工作中存在的困难和问题,并采取必要、有效的措施解决存在问题。
(2)中期:
指导教师检查毕业设计(论文)工作进度和质量,对毕业设计(论文)初稿进行认真全面的审阅,提出修改意见。
指导教师按时进行答疑与指导,对每位学生的指导时间每周不少于2次,对那些达不到毕业设计(论文)要求的初稿,要帮助学生反复修改,直至达到要求为止。
(3)后期:
指导教师根据任务书及毕业设计(论文)规范化要求,检查学生完成工作任务的情况,组织对毕业设计(论文)文字材料、图纸的质量、实验数据及软、硬件成果的验收,全面审阅毕业设计(论文)的定稿,提出最后修改意见。
4、组织答辩及成绩评定
答辩前,各教大学着重对学生进行答辩资格审查。
每年6月上、中旬为毕业设计(论文)答辩时间,具体日期按校历表执行。
各大学应于答辩前1周向教务处报送本大学答辩委员会名单、答辩小组名单及答辩工作安排,同时在大学公布。
答辩前10天,学生上交毕业设计(论文)全部材料,由指导教师进行答辩资格审查,同时写出评语,交评阅人评阅。
评阅人将论文或设计中检查出的问题反馈给学生,学生在最后3天进行整理、修改,准备答辩。
答辩小组组织学生答辩,答辩结束后,毕业设计(论文)成绩经答辩委员会审定。
5、评先、总结及资料保存
答辩结束,学生将全部资料装订好后上交指导教师,由大学安排专人保存,保存期为10年。
答辩结束后一周内,各大学分别按学生总数的3%报送校级优秀毕业设计(论文)。
答辩结束后两周内,各大学上报本届毕业设计(论文)工作总结,总结包括:
毕业设计(论文)基本情况统计,本单位执行本规程的情况及对提高毕业设计(论文)质量有显著效果的做法,存在的问题及改进措施等。
每年毕业设计(论文)工作结束后,学校组织专家对本届毕业设计(论文)质量进行抽样分析检查。
三、对指导教师的要求
1、指导教师应为人师表、教书育人,同时对学生严格要求。
重视和加强学生创新意识和创造性思维能力的培养;重视学生独立工作能力、分析解决实际问题能力的培养。
2、指导教师一般由讲师以上职称的教师担任。
助教不能单独指导毕业设计(论文),各教研室可有计划地安排他们协助指导教师工作。
3、在校外做毕业设计(论文),必要时可聘请校外中级职称以上的研究人员、工程技术人员协助指导,但应由本专业指导教师负责,掌握进度、要求,协调有关问题。
4、为确保毕业设计(论文)的质量,指导教师的具体任务:
(1)按规定选择课题,报教研室和大学待批。
(2)经大学审查通过后,指导教师按要求认真填写毕业设计(论文)任务书,交教研室主任和大学院长签字后下发给学生。
(3)配合教研室和大学进行前期、中期和后期的检查。
(4)定期对学生进行辅导答疑。
(5)指导学生正确撰写毕业论文或设计说明书。
(6)批改学生外文内容摘要或译文。
(7)答辩前,检查学生完成任务情况,对学生进行答辩资格审查。
根据学生的工作态度、工作能力、设计(论文)质量写出不少于100字的指导教师评语。
(8)经评阅人评阅后,指导教师将全部材料和修改意见反馈给学生,并指导学生进行答辩前准备。
(9)答辩结束后,收齐学生毕业设计(论文)全部资料、成果,交大学(教研室)统一保存。
5、毕业设计(论文)期间,严格控制指导教师的出差,确因工作必须出差,2周内的需经主管院长批准,超过2周报教务处审批,并事先向学生布置好任务,同时委托他人代为指导。
四、对学生的要求
l、努力学习、勤于实践、勇于创新,保质保量地完成任务书规定的任务。
2、遵守纪律,保证出勤,因事、因病离岗,应事先向指导教师请假,否则作为缺席处理。
凡随机抽查三次不到,评分降低10分。
累计缺席时间达到全过程l/4者,取消答辩资格,成绩按不及格处理。
3、独立完成规定的工作任务,不弄虚作假,不抄袭和拷贝别人的工作内容。
否则毕业论文(设计)成绩按不及格处理。
4、毕业设计(论文)必须符合规范化要求,否则不能取得参加答辩的资格。
5、毕业设计(论文)成果、资料应于答辩结束后按规定要求装订好后交指导教师。
凡涉及到国家机密、知识产权、技术专利、商业利益的成果,学生不得擅自带离学校。
如需发表,必须在保守国家秘
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