直流電機(jī)的特性及調(diào)速分析【文獻(xiàn)綜述】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述電氣工程與自動(dòng)化電氣工程與自動(dòng)化直流電機(jī)的特性及調(diào)速分析直流電機(jī)的特性及調(diào)速分析一、對(duì)課題的研究歷史、研究現(xiàn)狀等進(jìn)行準(zhǔn)確的分析與歸納并作出簡要評(píng)述；電動(dòng)機(jī)作為最主要的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，其應(yīng)用范圍已遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和人們的日常生活。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運(yùn)輸，國防，航空航天，醫(yī)療衛(wèi)生，商務(wù)和辦公設(shè)備中，還是在日常生活的家用電器和消費(fèi)電子產(chǎn)品中，都大量使用著各種各樣的電動(dòng)機(jī)。據(jù)資料顯示，在所有動(dòng)力資源

2、中90%以上來自電動(dòng)機(jī)。同樣，我國生產(chǎn)的電能中有60%用于電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)與人們的生活息息相關(guān)。就目前而言電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制一般采用模擬法，對(duì)電動(dòng)機(jī)的簡單控制應(yīng)用比較多，例如對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，制動(dòng)，正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。這類控制可通過繼電器、可編程控制器和開關(guān)元件來實(shí)現(xiàn)。還有一類控制為復(fù)雜控制，是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)矩，電壓，電流，功率等物理量進(jìn)行控制。常用控制直流電動(dòng)機(jī)有以下幾種方式，第一，最初的直流調(diào)速系統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直

3、流電動(dòng)機(jī)電樞供電，通過改變電樞回路中的電阻來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法簡單易行設(shè)備制造方便，價(jià)格低廉。但缺點(diǎn)是效率低、機(jī)械特性軟、不能在較寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以目前極少采用。第二，三十年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)(也稱為旋轉(zhuǎn)變流組)，配合采用磁放大器、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)、閘流管等控制器件，可以獲得良好的調(diào)速性能，如有較寬的調(diào)速范圍、較小的轉(zhuǎn)速變化率和調(diào)速平滑等，特別是當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，可以通過發(fā)電機(jī)非常容易地將電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪慣量反饋給電網(wǎng)，這樣一方面可得

4、到平滑的制動(dòng)特性，另一方面又可減少能量的損耗，提高效率。但發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是需要增加兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)和一些輔助勵(lì)磁設(shè)備，因而體積大，維修困難等。第三，自出現(xiàn)汞弧變流器后，利用汞弧變流器代替上述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，使調(diào)速性能指標(biāo)又進(jìn)一步提高。特別是它具有系統(tǒng)快速響應(yīng)性是發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不可比擬的。但是汞弧變流器仍存在一些缺點(diǎn)，維修還是不太方便，特別是水銀蒸汽對(duì)維護(hù)人員會(huì)造成一定的危害等。第四，1957年世界

5、上出現(xiàn)了第一只晶閘管，與其它變流元件相比，晶閘管具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性，因而晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)立即顯示出強(qiáng)大的生命力。由于它具有體積小、響應(yīng)快、工作可靠、用。永磁材料技術(shù)的突破與微電子技術(shù)的結(jié)合又產(chǎn)生了一批新型的電動(dòng)機(jī)，如永磁直流電動(dòng)機(jī)，交流伺服電動(dòng)機(jī)，超聲波電動(dòng)機(jī)等。由于有微處理器和傳感器作為新一代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成部分，所以又稱這種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為智能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。所以應(yīng)用先進(jìn)控制算法，開發(fā)全數(shù)字化智能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將成為新一代運(yùn)動(dòng)控制系

6、統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。對(duì)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的性能要求較高的場合（如數(shù)控機(jī)床，工業(yè)縫紉機(jī)，磁盤驅(qū)動(dòng)器，打印機(jī)，傳真機(jī)等設(shè)備中，要求電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)精確定位，適應(yīng)劇烈負(fù)載擾動(dòng)變化），傳統(tǒng)的控制算法已難以滿足系統(tǒng)要求。為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)也在朝著高精度，高性能，網(wǎng)絡(luò)化，信息化，模糊化的方向不斷前進(jìn)。MATLAB的直流電機(jī)的建模與仿真課題，電氣電子工程學(xué)科的科學(xué)研究者在直流電機(jī)結(jié)構(gòu)建模分析和仿真領(lǐng)域進(jìn)行過大量的研究。研究的內(nèi)容主要涉及直流

7、電機(jī)的基本的工作特性，建立直流電機(jī)電壓、轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)學(xué)模型表達(dá)式，通過MATLABSimulink建立各個(gè)系統(tǒng)仿真功能模塊。MATLAB自從問世以來，憑借其強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力、出色的數(shù)據(jù)圖形可視化技術(shù)以及日益豐富的Simulink動(dòng)態(tài)仿真模型庫，迅速占領(lǐng)了工程技術(shù)領(lǐng)域各學(xué)科的仿真設(shè)計(jì)與教學(xué)，成為比較實(shí)用的計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。尤其在信息電氣自動(dòng)化領(lǐng)域，MATLAB成為教學(xué)、學(xué)術(shù)活動(dòng)和工程設(shè)計(jì)的重要的仿真工具。隨著直流

8、電機(jī)的理論研究和實(shí)際應(yīng)用的推廣，為了更好的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制性能和調(diào)速特性，當(dāng)今的科研人員對(duì)基于MATLAB的直流電機(jī)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)仿真研究。其研究的領(lǐng)域主要集中在控制算法和調(diào)速系統(tǒng)模塊數(shù)學(xué)模型的實(shí)現(xiàn)上，包括建立直流電機(jī)的基本數(shù)學(xué)模型，電壓、電磁轉(zhuǎn)矩等方面，還有直流電機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)速方式。二、表達(dá)自己的觀點(diǎn)與主張，闡述該課題的發(fā)展動(dòng)向和趨勢；利用MATLAB虛擬仿真軟件GUI功能編程建立直流電機(jī)的特性與調(diào)速的模型與仿真，利用MATLAB虛

9、擬仿真技術(shù)可以克服現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和條件，通過GUI的圖形用戶界面設(shè)計(jì)，可以形象的模擬直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行特性。在不同參數(shù)的給定下，分析靜態(tài)特性、啟動(dòng)特性以及調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行特性，提出更優(yōu)的控制方案。對(duì)于直流電機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)與應(yīng)用有一個(gè)很好的導(dǎo)向作用。MATLAB虛擬仿真軟件和直流電機(jī)的仿真能夠更好發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)的直流電機(jī)特性與調(diào)速性能的仿真，通過虛擬技術(shù)與電機(jī)理論實(shí)踐相結(jié)合，直流電機(jī)的理論研究和現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)都將會(huì)進(jìn)一步的提升和推廣。