直流有刷电机调速原理及Matlab/Simulink仿真

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前言

分析直流有刷电机的调速原理及Matlab/Simulink仿真分析

一、直流有刷电机的调速原理

由直流电动机的转速特性方程：

可知，有三种调节直流电机转速的方法：
1）调节电枢电压；
2）减弱励磁磁通；
3）电枢回路串电阻；
要求在一定范围内的无极平滑调速来说，以调节电枢供电电压的方式最好。改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配合调压方案，在额定转速以上作小范围的弱磁升速。因此现实中的直流调速系统以变压调速为主。

二、Matlab/Simulink仿真分析

接上一章节，DC Motor选为：5HP 240V 1750RPM Field：300V，参数设置为额定参数，仿真结果输出为额定转速1750RPM。现在希望调节DC Motor的输出转速为1000RPM。

2.1.调压调速

将上述仿真模型中直流输入电压由240V调整为159.34V，得到仿真结果如下：

电机转速约为：1000r/min，实现了调压调速的目的。


调压调速的机械特性曲线斜率不变，只能从额定转速向下调速，相当于机械特性曲线向下平移。

2.2.电枢回路串电阻

在仿真模型的电源回路中串入3.903Ω的电阻，得到仿真结果如下：


电机转速约为：1000r/min，实现了电枢回路串电阻调速的目的。


电枢回路串电阻调速后的机械特性曲线与原机械特性曲线相比，与纵轴的交点不变，斜率发生了变化。

2.3.弱磁调速

弱磁调速一般的应用为在额定转速以上作小范围的弱磁升速，因此此处无法用弱磁调速将速度调节到1000r/min。但可以实现小幅度的弱磁升速，在励磁回路中串入50Ω的电阻，减弱励磁电流，进而减弱励磁磁通，达到弱磁升速的目的。


电机转速约为：1950r/min，实现了基速以上的调速。

总结

分析了直流电机调速的原理及方法，并通过Matlab/Simulink对各种调速方法进行了仿真分析，为后续章节的仿真及分析奠定基础。