文档介绍：《功率电子学课程设计》
设计报告
设计时间:
班级:10应用电子及技术(1)班
姓名:
报告页数: 15

广东工业大学课程设计报告
设计题目晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验
学院信息工程专业应用电子技术班(1)
学号姓名
成绩评定_______
教师签名_______
晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验
1、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。
2、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—发电机住等组成。
在本实验中,整流装置的主电路为三相桥式电路,控制电路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压Uct,改变Ug的大小即可改变控制角α,从而获得可调的直流电压,以满足实验要求。实验系统的组成原理如图1所示。
图1 晶闸管直流调速实验系统原理图
3、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住电感值L。
测定直流电机—直流发电机—测速发电机组的飞轮惯量GD2。
测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数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。
测定晶闸管出发及整流装置特性Ud=ƒ(Uct)。
测定测速发电机特性UTG=ƒ(n)。
4、实验仿真
晶闸管直流调速实验系统的原理图如图1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2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。下面介绍各部分建模与常数设置过程。
图2 晶闸管开环直流调速系统的仿真模型

系统的建模包括主电路的建模和控制电路的建模两部分。
(1)主电路的建模和参数设置
由图2可见,开环直流调速系统的主电路由三相对称交流电压源、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整流桥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进行建模。
①三相对称交流电压源的建模和参数设置。首先从电源模块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”,然后从连接器模块中选取“Ground”元件和“Bus Bar”元件,按图1主电路图进行连接。
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相交流电压源参数设置中,幅值取220V,初相位设置成0°,频率为50Hz,其他为默认值,如图3所示。B、C相交流电源参数设置方法与A相位基本相同,除了将初相位设置成互差120°外,其他参数与A相相同。
②晶闸管整流桥的建模和参数设置。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4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的输入端,电力电子元件选择晶闸管。参数设置的原则如下,如果是针对某个集体的变流装置进行设置,对话框中的RS、CS、RON、LON、Vf应取该装置中晶闸管元件的实际值,如果是一般情况,不针对某个集体的变流装置,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。这一参数设置原则对其他环节的参数设置也是适用的。
图3 A相电源参数设置
图4 SCR整流桥参数设置
③平波电抗器的建模和参数设置。首先从模块中选取“Series RLC Branch”模块,并将标签改为“平波电抗器”,然后打开平波电抗器参数设置对话框,参数设置如图5所示,平波电抗器的电感值是通过仿真实验比较后得到的优化参数。
图5 平波电抗器参数设置
④直流电动机的建模和参数设置。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。
电动机的参数设计步骤如下,双击直流电动机图标,打开直流电动机的参数设置对话框,直流