《电力电子装置及控制技术》实验指导书

南昌工程学院《电力电子装置及控制技术》实验指导书电气工程及其自动化专业赵冉编2010年6月目录实验一直流电动机起动实验………………………………………………..实验二异步电动机起动实验………………………………………………..实验三晶闸管三相控直流电动机调速实验…………………………………..实验四电流跟踪型PWM直流电机闭环调速实验…………………………..实验五直流伺服状态反馈控制系统实验…………………………………..实验六DC/DC电路闭环控制系统实验………………………………………..实验七PWM控制逆变器实验………………………………………………..实验八功率因数校正实验……………………………………………………..实验一直流电动机起动实验一、实验目的1．了解直流电机的控制技术2．熟悉直流电机的启动特性二、实验设备和仪器1.电脑2.MATLAB软件三、实验内容及要求1.建立直流电机串级调速系统2.建立直流电机的启动子系统四、实验原理及步骤１．实验原理建立他励直流电动机电枢回路串接电阻起动的仿真模型，选取标准5马力、额定电枢电压240V、额定转速为1750rpm、额定励磁电压为300V的直流电机。图直流电机串电阻起动仿真模型图起动器子系统从ElectricalSources模块子集中拖拽DCVoltageSource模块到模型窗口中，经过适当的旋转，设置电压为300V，连接到直流电机的磁场绕组。从Simulink的常用模块集中拖拽Constant和Scope分别作为负载转矩和示波器。再次拖拽DCVoltageSource模块到模型窗口中作为电枢的电源。将一个串接3个电阻起动的起动器封装成一个子系统。五、实验结果分析及实验报告要求1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。2.写出符合规范的试验报告实验二异步电机启动实验一、实验目的1．了解异步电机控制技术2．熟悉异步电机的启动特性二、实验设备和仪器1．电脑2．MATLAB软件三、实验内容及要求1.建立异步电机的启动模型2.对异步电机的角速度、机械转矩、电枢电流进行观测四、实验原理及步骤建立的绕线转子异步电动机转子串电阻运行仿真模型。对其中测量分路器（MachineMeasurementDemux）的设置只选择转子电流ir_abc、转速wm、和电磁转矩Te。而串接的电阻可以从元件(Elements)子模块集中得到，具体做法是：选择串联RLC分支（SeriesRLCBranch），然后设置电阻为1，电感为零，电容为无穷大。使用Selector元件（在Simulink→SignalRouting子模块集中）从输出的信号中提取所要求的单路信号。三相对称交流电源采用星型接法，考虑逆时针方向为正旋转方向。因此A、B、C三相电压的初始相位分别设置为240°、120°、0°而它们的幅值都是310V。示波器可在Simulink→Sink子模块集中得到。在运行仿真之后，从示波器Scope中得到异步电动机起动过程的B相转子电流、转速以及转矩的变化曲线。五、实验结果分析及实验报告要求1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。2.写出符合规的试验报告实验三晶闸管三相控直流电动机调速实验一、实验目的1．了解晶闸管相控调压技术技术2．熟悉晶闸管电机调速系统的工作原理二、实验设备和仪器1．电脑2．MATLAB软件三、实验内容及要求1.搭建晶闸管全桥整流电路2.搭建他励直流电压调速系统四、实验原理及步骤建立一个晶闸管三相全控桥供电的他励直流电动机转速开环控制系统仿真模型。电动机的额定参数如下：V220NU，A32NI，r/min850Nn，5.0aR，已知电机转子以及负载的飞轮惯量总计为22mN49GD，励磁绕组电压V220fU，滤波电抗器为H01.0。当整流桥触发角在7秒钟内从35°变成为0°时，观察该直流电机在带有额定负载的情况下，电动机电枢两端电压，电磁转矩以及转速随时间变化的仿真曲线。建立MATLAB/Simulink仿真模型如图，设置A相交流电压源的参数，B相和C相的参数设置和A相基本相同，只是相角分别为120和240。五、实验结果分析及实验报告要求1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。2.写出符合规范的试验报告实验四电流跟踪型PWM直流电机闭环调速一、实验目的1．了解全控型DC/DC变换器的工作原理2．掌握PWM直流电机调速控制方法二、实验设备和仪器1.电脑2.MATLAB软件三、实验内容及要求1.搭建Buck型降压电路2.直流电机闭环调速系统四、实验原理及步骤建立一个电流跟踪型PWM直流电机闭环调速系统的仿真模型。直流电机的参数如下：额定功率10kW、额定电枢电压240V、额定励磁电压240V、电枢电阻0.5、电枢电感0.01H。a)速度控制器子系统b)电流控制器子系统五、实验结果分析及实验报告要求1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。2.写出符合规范的试验报告实验五直流伺服状态反馈控制系统实验一、实验目的1．了解直流电机的反馈控制原理2．掌握反馈系统设计方法二、实验设备和仪器1．MATLAB软件2.电脑三、实验内容及要求1.搭建直流电机反馈控制系统2.对控制系统参数进行设计四、实验原理及步骤直流电机模块的参数设置如图所示。仿真算法采用ode15s(stiff/NDF)。仿真结果如图25所示。可见，该直流伺服系统的动态性能很好，转角的变化曲线没有超调。电枢电流和电磁转矩的变化曲线动态过程都有两个部分：前一部分为正，使电机正向加速；后一部分为负，为制动过程。五、实验结果分析及实验报告要求1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。2.写出符合规范的试验报告实验六DC/DC电路闭环控制系统实验一、实验目的1.初步熟悉simulink工具箱中各仿真模块2.了解DC/DC变换器的基本仿真方法3.理解PID控制的原理二、实验设备和仪器1．电脑2．MATLAB软件三、实验内容及要求1．绘制简单电路2．设置参数实现仿真。四、实验原理及步骤采用编程和simulink仿真相混合的方法设计Buck变换器的闭环控制。方法，在如下图中设置PID控制器的参数，并调整参数使系统输出得到优化，并得到PID控制器的传递函数，计算校正后的系统传递函数。绘制Bode图和根轨迹图。观察其稳定性，再回到仿真条件下对PID参数，反馈系数进行修改。最后对系统输入阶跃信号，观察其超调和调节时间，并继续修改PID参数，在此过程中寻找P,I,D与系统输出特性之间的关系规律。得到最终的Bode图和根轨迹方程。绘制根轨迹方程的命令：num=[];den=[];rlocus(num,den)五、实验结果分析及实验报告要求1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。2.写出符合规范的试验报告实验七PWM控制逆变器实验一、实验目的1.初步熟悉simulink工具箱中各仿真模块2.了解DC/AC变换器的基本仿真方法3.掌握PWM控制技术二、实验设备1.电脑2.MATLAB软件三、实验内容及要求1．绘制简单电路2．学会DC/AC变换器的基本仿真方法四、实验原理及步骤建立如下的单相全桥逆变电路，采用PWM控制，得到仿真波形。并尝试在输出端加入隔离变压器。五、实验结果分析及实验报告要求1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。2.写出符合规范的试验报告实验八功率因数校正实验一、实验目的1.初步熟悉simulink工具箱中各仿真模块2.了解AC/DC变换器的基本仿真方法3.会使用仿真模块建立简单电路仿真系统二、实验设备和仪器1.电脑2.MATLAB软件三、实验内容及要求1．绘制简单电路2．验证单相功率因数校正电路四、实验原理及步骤验证单相Boost整流电路的功率因数校正功能，自己设置Boost电路的参数。在simulink仿真环境下搭建电路完成之后观察输入端的电压和电流，并记录下仿真波形，再将搭好的电路改成单相桥式不控整流电路，观察波形。AC五、实验结果分析及实验报告要求1.包含实验目的、实验项目、实验步骤。2.写出符合规范的试验报告