运动操纵系统课程设计交流电动机减压软起动系统仿真.docx
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运动操纵系统课程设计交流电动机减压软起动系统仿真
交流电动机减压软起动系统仿真
1设计要求与方案
电机参数为:
额定电压
=380V、频率
、定子电阻
=
、额定功率
=、定子自感
=、转子电阻
=
、额定转速
=1420rpm、转子自感
=、级对数
=二、互感
=、转动惯量
=·m2。
要求完成的要紧任务:
(1)设计软起动器原理图;
(2)成立软起动器仿真模型;
(3)仿真得出软起动与全压起动输入电压有效值、电动机电流瞬时值、转速转变曲线。
2原理和参数
设计原理
在有限供电系统中较大容量的交流电动机起动时,由于起动电流过大,会引发电网电压下降,而阻碍其他用电设备的正常工作,因此一样较大容量的交流电动机都采纳减压起动方式,以减小起动电流。
传统的减压起动方式有星-三角起动和自耦变压器起动等。
此刻应用晶闸管交流调压器原理的软起动器已经大量面市,晶闸管软起动器能够通过电压的调剂,限制起动电流,而且使电动机有较大的起动转矩,在起动终止后在通过接触器切除软起动器,让电动机直接连接三相电源完成起动进程。
晶闸管软起动的原理图如图1所示。
软起动电路由三相晶闸管调压电路和软起动操纵器(给定积分器)、触发器等组成,起动时通过操纵器使晶闸管操纵角从大到小转变,而电动机电压从小到大逐次上升。
其仿真电路图如图2所示。
通过仿真能够研究软起动器的操纵曲线,电流限制成效和电动机转矩的情形。
图1晶闸管软起动的原理图
图2晶闸管软起动的仿真图
双向晶闸管模块VT
双向晶闸管模块VT如图3所示,参数默许。
图3双向晶闸管模块VT
触发器模块pusle
触发器模块pulse如图4所示。
图4触发器模块pulse
Relay、Relay1如图4左侧部份所示,RateLimiter、RateLimiter1参数如图4右边部份所示,Relay二、Relay3参数默许。
图4触发器模块参数
给定积分器模块GI
给定积分器模块GI如图5所示,参数默许。
图5给定积分器模块
模型的操纵部份
模型的操纵部份如图6所示,由Step、GI和Fcn三个模块组成,其中Step给出阶跃起动信号,GI模块用于设定起动曲线,函数Fcn用于使操纵信号与触发器输入信号要求相匹配,匹配关系为
F[u
(1)]=
(1)
式中,为能使电动机起动的最小操纵电压,u
(1)为给定积分器输出。
图5模型的操纵部份
交流电机直接起动
直接起动仿真图如图6所示。
图6交流电机直接起动仿真图
3仿真波形分析
软起动波形如图7、图八、图9图10、图1一、图12所示。
由波形图能够看出,软起动开始时电流较大,稳固后较小。
同时在起动刹时也有较大毛刺,可能有100A。
图7软起动电机定子电流ia
图8软起动电机定子电流ib
图9软起动电机定子电流ic
图10软起动电机转速曲线
从转速曲线能够看出,电机转速平稳上升,波动很小,最后稳固在1420rpm,但同时,电机起动进程较慢,从起动到转速稳固,需要可能的时刻。
与直接起动相应波形相较较,优势很明显。
图11软起动电机电磁转矩曲线
图12软起动电机输入电压有效值
由图,电磁转矩曲线和电机输入电压有效值曲线有较多毛刺。
电机直接起动波形如图13、图14、图1五、图1六、图17、图18所示。
图13直接起动电机定子电流ia
图14直接起动电机定子电流ib
图15直接起动电机定子电流ic
图16直接起动电机转速曲线
图17直接起动电机电磁转矩曲线
图18直接起动电机输入电压有效值
设计心得
这次课程设计,题目要求难度并非大,原理上容易明白得。
但实际在MATLAB仿真的进程中我碰到了很多问题:
第一在搭建模型时,对各模块不是很熟悉,但参照了相关书籍后,最终仍是顺利地搭建起来了模型。
第二在触发器模块,对参数没有有效设定,致使仿真没有得出预期结果,后来认真学习教师提供的参考书籍,从单相调压仿真开始学习,弄清调压原理,取得正确的参数配置后,应用到三相电机减压软起动仿真中,最后仿真取得较好的成效。
还有这次课程设计中,小组成员之间有效分工,有的负责资料搜集,有的负责文档编辑,有的负责仿真,最后在大伙儿的一起尽力下终于取得中意的仿真结果,增强了团队成员之间的彼此信任感。
这次课程设计巩固了运动操纵系统中交流电机减压软起动的理论知识,还提升了自己运用MATLAB分析问题的能力,最重要的是锻炼了自己发觉问题解决问题的能力。
参考文献
[1]陈伯时.运动操纵系统.北京:
机械工业出版社,2020
[2]王云亮.电力电子技术.北京:
电子工业出版社,2020
[4]YamamuraMotorforHigh-performanceApplications(AnalysisControl).NewYork:
NewyorkMarcelDekker,1986
[4]刘淳.matlab在运动操纵系统中的应用.北京:
电子工业出版社,2020
[5]许镇琳.运动操纵系统matlab仿真.北京:
电子工业出版社,2020
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