交交变频调速系统控制方法的仿真研究
毕业设计基于MATLABSIMULINK的交流电动机调速系统仿真
1 绪论1.1课题研究背景及目的研究背景直流调速系统的主要优点在于调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能;在相当长时期内,高性能的调速系统几乎都是直流调速系统;尽管如此,直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向和在恶劣环境下的不适应问题,同时制造大容量、高转速及高电压直流电动机也十分困难,这就限制了直流拖动系统的进一步发展;交流电动机自1985年出现后,由于没有理想的调速方案,因而长期用于恒速拖动领域;20世纪70年代后,国际上解决了交流电动机调速方案中的关键问题,使得交流调速系统得到了迅速的发展,现在交流调速系统已逐步取代大部分直流调速系统;目前,交流调速已具备了宽调速范围、高稳态精度、快动态响应、高工作效率以及可以四象限运行等优异特性,其稳、动态特性均可以与直流调速系统相媲美;与直流调速系统相比,交流调速系统具有以下特点：（1）容量大；（2）转速高且耐高压；（3）交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小,且结构简单、经济可靠、惯性小；（4）交流电动机环境使用性强,坚固耐用,可以在十分恶劣的环境下使用；（5）高性能、高精度的新型交流拖动系统已达同直流拖动系统一样的性能指标；（6）交流调速系统能显著的节能；从各方面看,交流调速系统最终将取代直流调速系统;1.1.1研究目的本课题主要运用MATLAB-SIMULINK软件中的交流电机库对交流电动机调速系统进行仿真,由仿真结果图直接认识交流系统的机械特性;本文重点对三相交流调压调速系统进行仿真研究,认识PID调节器参数的改变对系统性能的影响,认识该系统动态及静态性能的优劣及适用环境;在实际应用中,电动机作为把电能转换为机械能的主要设备,一是要具有较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度;电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响;因此,调速技术一直是研究的热点12;而交流调速系统凭着其绝对的优势,最终必将取代直流调速系统3;近几年来,科学技术的迅速发展为交流调速技术的发展创造了极为有利的技术条件和物质基础;交流电动机的调速系统不但性能同直流电动机的性能一样,而且成本和维护费用比直流电动机系统更低,可靠性更高4;目前,国外先进的工业国家生产直流传动的装置基本呈下降趋势,交流变频调速装置的生产大幅度上升;在日本,1975年在调速领域,直流占80%,交流占20%；1985年交流占80%,直流占20％5;到目前为止,日本除了个别的地方还继续采用直流电机外,几乎所有的调速系统都采用变频装置67;计算机仿真技术在交流调速系统的应用,使得对交流调速的性能分析和研究变的更为方便;传统的计算机仿真软件包用微分方程和差分方程建模,其直观性、灵活性差,编程量大,操作不便;随着一些大型的高性能的计算机仿真软件的出现,实现交流调速系统的实时仿真可以较容易地实现8;如：matlab软件已经能够在计算机中全过程地仿真交流调速系统的整个过程;matlab语言非常适合于交流调速领域内的仿真及研究,能够为某些问题的解决带来极大的方便并能显著提高工作效率;随着新型计算机仿真软件的出现,交流调速技术必将在成本控制、工作效率、实时监控等方面得到长足进步910;交流调速技术发展到今天,相对而言已经比较成熟,在工业中得到了广泛的应用,但是随着一些新的电力电子器件和一些新的控制策略的出现,工业应用对交流调速系统又提了新的要求,现代交流电机调速技术的研究和应用前景十分广阔;20世纪80年代中期研制开发出一种新型交流调速系统——开关磁阻电动机调速系统,它将新型的电机、现代电力电子技术与控制技术融为一体,形成一个典型的机电一体化的调速系统;由于它在效率、调速性能和成本方面都具有一定的优势,已成为当代电力拖动的一个热门课题,将会在调速领域占有一席之地;交流调速的控制策略近年来发展非常迅速,诸如转差矢量控制,自适应控制磁通自适应、断续电流自适应、参数自适应等模型参考自适应控制,状态观测器磁通观测器、力矩观测器等,为补偿速度降以提高精度的前馈控制,以节能、平稳、快速等为目标函数的优化控制,线性二次型积分控制,滑模变结构控制,直接转矩控制及模糊控制等已见诸国内外有关文献及杂志中论文主要工作1.分析各种调速系统在实际运用中的优缺点,分析各种调速方式适用的场合;2.重点分析掌握三相交流调压调速原理,机械特性等,然后对其进行MATLAB的仿真实现,通过修改系统各部分的参数,可以输出稳定的波形;根据示波器输出结果,对系统的性能进行分析;论文章节安排第一章绪论：主要介绍本课题的研究背景和研究内容,以及交流调速系统在国内外的发展和前景展望；介绍了文章的主要工作安排以及论文章节安排;第二章交流调速系统：比较交流调速系统的各种调速方案,重点分析了交流调压调速系统的原理及机械特性,及对交流调压调速电路以及闭环调压调速系统进行了重点的研究分析;第三章交流调压调速系统的MATLAB仿真：运用MATLAB的SIMULINK工具箱分别对异步电动机调压调速系统的主电路与控制电路进行建模和参数设置,最终建立了异步电动机调压调速系统电路的仿真模型,并对其进行了仿真分析和研究,给出仿真结果,通过对仿真结果的分析验证了交流调压电路的工作原理和所建模型的正确性;第四章结论：对全文进行总结,指明异步电动机调压调速系统的发展方向;2 交流调速系统原理与特性交流调速系统交流电机包括异步电动机和同步电动机两大类;对交流异步电动机而言,其转速为：()min /)1(60r ps f n -= 2-1 从转速公式可知改变电动机的极对数p ,改变定子供电功率f 以及改变转率s 都可达到调速的目的;对同步电动机而言,同步电动机转速为：()min /601r pf n = 2-2 由于实际使用中同步电动机的极对数p 是固定的,因此只有采用变压变频VVVF 调速,即通常说的变频调速;运用到实际中的交流调速系统主要有：变级调速系统、串级调速系统、调压调速系统、变频调速系统1;1变极调速系统：调旋转磁场同步速度的最简单办法是变极调速;通过电动机绕组的改接使电机从一种极数变到另一种极数,从而实现异步电动机的有级调速;变极调速系统所需设备简单,价格低廉,工作也比较可靠,但它是有级调速,一般为两种速度,三速以上的变极电机绕组结构复杂,应用较少;变极调速电动机的关键在于绕组设计,以最少的线圈改接和引出头以达到最好的电机技术性能指标;2串级调速系统：绕线转子异步电动机串级调速是将转差功率加以利用的一种经济、高效的调速方法;改变转差率的传统方法是在转子回路中串入不同电阻以获得不同斜率的机械特性,从而实现速度的调节;这种方法简单方便,但调速是有级的,不平滑,并且转差功率消耗在电阻发热上,效率低;自大功率电力电子器件问世后,采用在转子回路中串联晶闸管功率变换器来完成馈送转差功率的任务,这就构成了由绕线异步电动机与晶闸管变换器共同组成的晶闸管串级调速系统;转子回路中引入附加电势不但可以改变转子回路的有功功率——转差功率的大小,而且还可以调节转子电流的无功分量,即调节异步电动机的功率因数;3调压调速系统：异步电动机电机转矩与输入电压基波的平方成正比,所以改变电机端电压基波可以改变异步电动机的机械特性以及它和负载特性的交点,来实现调速;异步电动机调压调速是一种比较简单的调速方法;在20世纪50年代以前一般采用串饱和电抗器来进行调速;近年来随着电力电子技术的发展,多采用双向晶闸管来实现交流调压;用双向晶闸管调压的方法有两种：一是相控技术,二是斩波调压;采用斩波控制方法可能调速不够平滑,所以在异步电机的调压控制中多用相控技术;但是采用相控技术在输出电压波形中含有较大的谐波,会引起附加损耗,产生转矩脉动15;4变频调速系统：在各种异步电机调速系统中,效率最高、性能最好的系统是变压变频调速系统;变压变频调速系统在调速时,须同时调节定子电源的电压和频率,在这种情况下,机械特性基本上平行移动,转差功率不变,它是当前交流调速的主要方向16;调压调速系统的优点是线路简单,价格便宜,使用维修方便,本文主要针对交流调压调速系统进行MATLAB仿真;下面对交流调压调速系统的原理及机械特性进行介绍;交流异步电动机调压调速系统三相交流调压电路交流调压调速需要三相交流调压电路,晶闸管三相交流调压电路的接线方式很多,工业上常用的是三相全波星形连接的调压电路;如图所示;这种电路的接法特点是负载输出谐波分量低,适用于低电压大电流的场合11;图三相全波星形连接的调压电路要使得该电路正常工作,必须满足下列条件：1在三相电路中至少有一相的正向晶闸管与另一相得反相晶闸管同时导通;2要求采用脉冲或者窄脉冲触发电路;3为了保证输出电压三相对称并且有一定的调节范围,要求晶闸管的触发信号除了必须与相应的交流电源有一致的相序外,各个触发信号之间还必须严格的保持一定的相位关系;即要求U、V、W三相电路中正向晶闸管即在交流电源为正半周时工作的晶闸管的触发信号相位互差120°,三相电路中的反向晶闸管的触发信号相位互差120°；在同一相中反并联的两个正、反向晶闸管的触发脉冲相位应互差180°;由上面结论,可得三相调压电路中各晶闸管触发的次序为VT 1、VT 2、VT 3、VT 4、VT 5、VT 6、VT 1以此类推;相邻两个晶闸管的触发信号相位差60°;在晶闸管交流调压中,晶闸管可借助于负载电流过零而自行关断,不需要另加换流装置,故线路简单、调试容易、维修方便、成本低廉,从而得到广泛的应用;调压调速原理根据异步电动机的机械特性方程式()()[]2'21212'211'221'22'211//33l l M L L s R R s R pU s R I P P T +++==Ω=ωωω 2-3其中 p ——电动机的极对数1U 、1ω——电动机定子相电压和供电角频率s ——转差率1R 、'2R ——定子每相电阻和折算到定子侧的转子每相电阻11L 、'12L ——定子每漏感和折算到定子侧的转子每相漏感可见,当转差率s 一定时,电磁转矩T 与定子电压1U 的平方成正比;改变定子电压可得到一组不同的人为机械特性,如图所示;在带恒转矩负载L T 时,可以得到不同的稳定转速,如图中的A,B,C 点,其调速范围较小,而带风机泵类负载时,可得到较大的调速范围,如图中的D,E,F 点;S S L m图 异步电动机在不同定子电压时的机械特性所谓调压调速,就是通过改变定子外加电压来改变电磁转矩T ,可得到较大的调速范围,从而在一定的输出转矩下达到改变电动机转速的目的13;为了能在恒转矩负载下扩大调压调速范围,使电机在较低速下稳定运行又不致过热,可采用电动机转子绕组有较高电阻值时的机械特性;在恒转矩负载下的交流力矩电动机的机械特性;图显示此类电动机的调速范围增大了,而且在堵转转矩下工作也不致烧毁电;动机14图交流力矩电机在不同定子电压时的机械特性闭环控制的调压调速系统系统的组成及其静特性异步电动机调压调速时,采用普通电机的调速范围很窄；并且在低速运行时候稳定性很差,在电网电压、负载有扰动时候会引起较大的转速变化;解决这些矛盾的根本方法是采用带转速负反馈的闭环控制,以达到自动调节转速的目的;在调速要求不高的情况下,也可采用定子电压负反馈闭环控制;图a是带转速负反馈的闭环调压调速系统原理图,图b是相应的调速系统静特性;如T在A点稳定运行,当负载增大导致转速下降时,通过转速反馈控制作用提果系统带负载L高定子电压,使得转速恢复,即在新的一条机械特性上找到了工作点A';同理,当负载减小使得转速升高时,也可以得到新的工作点A'';将工作点A''、A、A'连起来就是闭环系统的静特性1;M3a 原理图L e min 1Ub 静特性图 转速负反馈闭环控制的交流调压调速系统在额定电压N U 1下的机械特性和最小电压min 1U 下的机械特性是闭环系统静特性左右两边的极限,当负载变化达到两侧的极限时,闭环系统便失去控制能力,回到开环机械特性上工作14;对图a所示的系统,可画出系统静态结构图,见图所示：ASRL T -图 异步电动机调压调速系统的静态结构图图中：ctS U U K 1=----晶闸管交流调压器VVC 和触发装置GT 的放大系数； ct U ----触发装置的控制电压；n U n /=α----为转速反馈系数；n U ----测速发电机TG 输出的反馈电压;转速调节器ASR 采用PI 调节器；()T U f n ,1=是由式2-3描述的异步电动机械特性方程,它是一个非线性函数;近似的动态结构图异步电动机调压调速的近似动态结构图如下所示：U 图 异步电动机调压调速系统的近似动态结构图图中各环节的传递函数为:1 转速调节器ASR常用PI 调节器消除静差并改善动特性,其传递函数为：()ST S T K S W n n n ASR 1+= 2-4 2 晶闸管交流调压器和触发装置GT-V假定该环节输入输出关系是线性的,在动态中可近似为一阶惯性环节,其近似条件与晶闸管触发与整流装置一样;本环节传递函数可表示为:()1+=-TsS K S W S V GT 2-5 3 测速反馈环节FBS考虑到反馈滤波的作用, 传递函数为:()1+=S T S W on FBS α2-64 异步电动机MA由于描述异步电动机动态过程是一组非线性微分方程,只用一个传递函数来准确的表示异步电动机在整个调速范围内的输入输出关系式不可能的;只有做出一定的假设,并用稳态工作点附近微偏线性化的方法才能得到近似的传递函数;3 交流调压调速系统的MATLAB仿真系统的建模和模型参数设置主电路的建模和参数设置主电路主要由三相对称交流电压源、晶闸管、晶闸管三相交流调压器、交流异步电动机、电机信号分配器等部分组成;下面分别讨论三相交流电源、三相交流调压器、同步脉冲触发器、交流异步电动机、电机测试信号分配器的建模和参数设置问题16;三相交流电源的建模和参数设置首先从图中的电源模块组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,并把模块名称分别修改成A相、B相、C相;然后从图中的链接器模块组中选取“ground”元件也复制成三份,按图所示连接即可图Simulink中的电源模块图Simulink中的连接模块图三相交流电源的模型为了得到三相对称交流电压源,对其参数设置：双击A相交流电压源图标打开参数设置对话框,A相得参数设置分别是：幅值peak amplitude取220V、初相位Phase设置成 0、频率Frequency设置为50HZ,其他为默认值;B、C的参数设置方法与A相相同,除了将初相位设置成互差120以外,其它参数都与A相相同;由此可得到三相对称交流电源4;3.1.1.2晶闸管三相交流调压器的建模与参数设置晶闸管三相交流调压器通常是采用三对反并联的晶闸管元件组成,单个晶闸管元件采用“相位控制”方式,利用电网自然换流;图中所示为晶闸管三相交流调压器的仿真模型;图晶闸管三相交流调压器仿真模型子系统触发脉冲的顺序为V1－V2－V3－V4－V5－V6,其中V1－V3－V5之间和V4－V6－V2之间互差120度,V1－V4之间、V3－V6之间、V5－V2之间互差180度;双击晶闸管对话框得到晶闸管参数设置图,根据图中要求及系统要求对其进行参数设置如下：电阻Resistance Ron：40 Ω；电感Inductance Lon：0H；正向电压Forward voltage Vf：;初始电流Initial current Ic：0A；缓冲器电阻Subber resistance Rs：1200Ω；μ;缓冲器电容Subber capacitance Cs：250 F上图是用单个晶闸管元件按三相交流调压器的接线要求搭建成仿真模型的,单个晶闸管的参数设置仍然遵循晶闸管整流桥的参数设置原则,具体如下：如果针对某个具体的变流装置进行参数设置,对话框中的参数应取默认值进行仿真,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它环节的参数设置也是适用的18;在使用Simulink进行系统仿真分析时,首先需要进行模块参数设置,因此需要对系统中所有模块进行正确的参数设置;如果逐一的对各个系统进行参数设置时很繁琐的,因为子系统一般均为具有一定功能的模块组的集合,在系统中相当于一个单独的模块,具有特定的输入和输出关系;对于已经设计好的子系统而言,能够像Simulink模块库中的模块一样进行参数设置,则会给用户带来很大的方便,这时用户只需要对子系统参数选项中的参数进行设置,无需关心子系统的内部模块的实现;具体封装步骤如下：选择需要封装的子系统Subsystem,然后单击鼠标右键,在弹出的菜单中选择Mask Subsystem项,或者单击Edit-Mask Subsystem项19;这时将出现图中所示的封装编辑器;使用封装编辑器子系统中的图标、参数初始化设置对话框以及帮助文档,从而可使使用户设计出非常友好的模块界面,以充分发挥Simulink的强大功能;打开Mask editor:Subsystem对话框,如图所示;使用此编辑器可以对封装后的子系统进行各种编辑;在默认情况下,封装子系统不使用图标;但友好的子系统图标可使子系统的功能一目了然;为了增强封装子系统的界面友好性,用户可以自定义子系统模块的图标;只需在途中编辑对话框中的“图标和端口”选项卡中“绘制命令”栏中使用MATLAB 中相应便可以绘制模块图标,并可设置不同的参数控制图标界面的显示20;图 子系统封装编辑器下图为晶闸管三相交流调压器子系统封装图如下所示：aU bU cU a bcP图 三相交流调压器子系统封装图图中,Ua,Ub,Uc 分别连接三相交流电源的三相,P 连接从脉冲触发器出来的触发脉冲,输出a,b,c 分别连接交流电动机的A,B,C 输入4;同步脉冲触发器的建模和参数设置通常,工程上将触发器和晶闸管整流桥作为一个整体来研究,所以,在此处讨论同步脉冲触发器;同步脉冲触发器包括同步电源和6脉冲触发器两部分;6脉冲触发器可以从图所示的附加模块Extras Control Blocks 子模块组获得;图附加模块Extras Control Blocks子模块6脉冲触发器需要三相线电压同步,所以同步电源的任务是将三相交流电源的相电压转换成线电压;同步电源与6脉冲触发器符号图如下所示4：图同步脉冲触发器子系统同步脉冲触发器封装后子系统符合如下：UaUbUcOutIn2Uct图同步脉冲触发器封装后子系统符号然后根据主电路的连接关系,建立起主电路的仿真模型;图中ln2为脉冲器开关信号,当脉冲器开关信号为“0”时,开放触发器；为“1”时,封锁触发器4;交流异步电动机的建模和参数设置在Power System 工具箱中有一个电机模块库,它包含了直流电机、异步电机、同步电机以及其他各种电机模块;其中,模块库中有两个异步电动机模型,一个是标幺值单位制PI unit 下的异步电动机模型,另一个是国际单位制SI unit 下的异步电动机模型,本设计中采用后者;国际单位制下的异步电动机模型符号如图所示2：图 异步电动机模块其电气连接和功能分别为：A,B,C ：交流电机的定子电压输入端子；m T ：电机负载输入端子,一般是加到电机轴上的机械负载；a,b,c:绕线式转子输出电压端子,一般短接,而在鼠笼式电机为此输出端子；m:电机信号输出端子,一般接电机测试信号分配器观测电机内部信号,或引出反馈信号2;异步电动机模型参数设置如下;双击异步电动机的模型,即了得到参数设置对话框;分别对其进行参数设置如下所示6：1绕组类型Rotor type: 转子类型列表框,分别可以将电机设置为绕线式Wound 和鼠笼式Squirrel －cage 两种类型;在本文中用鼠笼式Squirrel －cage 异步电动机；2参考坐标系Reference Frame ：参考坐标列表框,可以选择转子坐标系Rotor 、静止坐标系Stationary 、同步旋转坐标系Synchronous;在本文中选择同步旋转坐标系Synchronous ； 3额定参数: 额定功率n P KW 取30KW,线电压n V V 为380V ,频率f 赫兹为50HZ ； 4定子电阻s R Statorohm 取Ω和漏感ls L H 取为；5转子电阻r R Rotorohm 为Ω和漏感lr L H 取为；其它设置为默认值电动机测试信号分配器的建模和参数设置电动机测试信号分配器模块的模型图如下所示：图Machines Measurement Demux电动机测试信号分配器模块双击电动机测试信号分配模块得图电机测试信号分配器参数设置图;图电动机测试信号分配器参数设置对话框及参数选择图中：ir_abc：转子电流ira,irb,irc；ir_qd：同步d-q坐标下的q轴下的转子电流ir_q和d轴下的转子电流ir_d；phir_qd：同步d-q坐标下的q轴下的转子磁通phir_q和d轴下的转子磁通phir_d；vr_qd：同步d-q坐标下的q轴下的转子电压vr_q和d轴下的转子电压vr_d；is_abc：定子电流isa,isb,isc；is_qd：同步d-q坐标下的q轴下的定子电流is_q和d轴下的定子电流is_d；phir_qd：同步d-q坐标下的q轴下的定子磁通phis_q和d轴下的定子磁通phis_d；vs_qd：同步d-q坐标下的q轴下的定子电压vs_q和d轴下的定子电压vs_d；wm ：电机的转速wm ；Te ：电机的机械转矩Te ；Thetam ：电机转子角位移Thetam 1;控制电路的建模和参数设置交流调压系统的控制电路包括：给定环节、速度调节器、限幅器、速度反馈环节等;控制电路的有关参数设置如下：速度反馈系数设为20；调节器的参数设置分别是：ASR ：30=pn K ；300=n τ；上下限幅为400-0；其它没做说明的为系统默认参数;给定环节的建模与参数设置在调压调速的仿真模型中有几个给定环节,它可以从图中的输入源模块组中选取“constant ”模块,模块路径为Simulink/Commonly Used Blocks 14;图 输入源模块组然后双击该模块的图标,打开参数设置对话框,在该系统中用到两个给定模块,分别将给定值Constent value 设置为-20以及0两个;其它设置为默认值;实际调速时,给定信号是在一定的范围内变化的,我们可以通过仿真实践,确定给定信号允许的变化范围4;速度调节器的建模和参数设置速度调节器通常采用PI 控制,比例和积分参数的设置要根据系统的仿真结果不断地变化改动,以得到最稳定的输出特性以及动态特性;限幅器、速度反馈环节也一样;具体方法是分别设置这些参数的一个较大和较小的值进行仿真,弄清它们对系统性能影响的趋。
√√感应电动机交_交变频调速系统的双内模控制研究_周渊深
感应电动机交-交变频调速系统的双内模控制研究周渊深淮海工学院摘要:基于先进的内模控制理论,提出了一种双内模控制结构,将内模控制拓展应用到多环控制的感应电动机交-交变频调速系统的外环;仿照调速系统调节器的工程设计方法,提出了基于内模控制原理的调速系统调节器设计原则,并进行了调节器设计。
所设计的电流调节器为PI结构、磁链和转速调节器为PI或PID结构,但都只有一个可调参数,结构简单,参数调整方便。
仿真实验表明,采用内模控制后,系统的输出动态性能优于工程设计方法设计的动态性能。
关键词:双内模控制 感应电动机 交-交变频器Research of Double Internal Model Control forCycloconverter-fed Adj ustable Speed Drive System of Induction MotorZhou YuanshenAbstract:A double internal model con tr ol(IM C)structure is propos ed for cycloconverter-fed adjus table speed drive s ystem of in duction motor s(IM).IM C is applied to the rotor flux&s peed loop of cycloconverter-fed adjustable s peed drive sys tem.With the help of engineering des ign meth od,the IM C des ign meth od b as ed on IM C prin ciple is presented,th e current,rotor flux&speed controllers ar e design ed.T he s tu cture of cur rent controller is PI,rotor flux&speed controllers are PI or PID,bu t the controllers h ave only on e ad justable pa-ram eter that is dir ectly related to s ystem perform ance,th e s tructure of con tr ollers is s imple.T heoretical analy-sis and s imulation results show that the d esig ned controllers b as ed on IM C principle have better per formance than the controllers designed b as ed on engineer ing design m ethod.Keywords:dou ble internal m odel con trol induction motor cycloconverter1 概述内模控制(Internal M odel Control)方法源于化工过程控制,它不过分依赖于被控对象的准确数学模型,对模型精度要求低,系统跟踪性能好,鲁棒性强,能消除不可测干扰的影响;所设计的控制器结构简单、参数单一、调整方向明确、在线计算方便,是一种先进控制技术。
交流调速系统仿真报告模板
交流调速系统仿真报告模板背景交流调速系统是一种广泛应用于工业生产中的电动机控制系统。
它通过利用交流电源的变频器来控制电机的转速，从而满足生产中对转速精度和稳定性的要求。
在实际生产中，为了调整系统的参数，需要通过仿真软件对交流调速系统进行模拟，以便得到系统的实际参数，指导生产。
系统结构交流调速系统主要由源电机、变频器、控制器、负载等几部分组成。
其中，源电机和负载是系统的输入和输出，变频器作为中介，传递控制器产生的控制信号，实现对电机的调速控制。
仿真环境本次仿真调试工作基于MATLAB软件和Simulink仿真工具实现。
具体仿真流程如下：1.仿真仿真系统图2.设定仿真参数，包括系统输入信号、控制器参数等3.进行仿真计算，得出各个部分的输出数据4.对仿真结果进行分析和评估，得出系统的性能指标仿真系统图本次仿真调试的交流调速系统由源电机、变频器、控制器和负载四个部分组成。
其中，源电机作为输入信号源，变频器实现对电机转速的调整，控制器根据控制策略生成控制信号，最终控制负载的输出。
参数调试控制器参数设定在完成仿真系统模型搭建后，需要针对控制器的参数进行设定。
在本次仿真中，控制器参数主要包括比例系数、积分时间和微分时间等几项指标。
通过调整控制器参数，可以实现对系统转速精度和稳定性的调节，从而得到满足实际生产需求的具有鲁棒性的系统控制器。
仿真结果分析仿真结果分析主要分为两个方面，第一个方面是控制器参数的评估，第二个方面是整个系统的仿真效果评估。
在评估控制器的参数时，需要针对不同的控制器参数组合进行仿真计算，得到不同参数组合下的系统响应曲线和性能参数。
在评估整个系统的效果时，需要综合考虑系统在不同环节的输出情况，并对系统性能指标进行综合评估。
总结交流调速系统仿真是一项非常重要的工作，只有通过完善的仿真工作，才能得到满足实际生产需求的控制系统。
本文基于MATLAB和Simulink等仿真工具，对交流调速系统的设计和参数调试进行了详细的介绍和总结，旨在为读者提供参考，指导实际生产。
三相异步电机交流变频调速系统设计实验
三相异步电机交流变频调速系统设计实验指导书仇国庆编写重庆邮电大学自动化学院测控技术实验中心2010/11/2三相异步电机交流变频调速系统设计实验指导书一、实验目的：1. 了解三相异步电机调速的方法；2. 熟悉交流变频器的使用；3. 掌握三相异步电机交流变频调速系统设计。
4. 交流异步电动机机械特性及变频调速特性测试二、控制系统设计要求系统设计要求能够实现三相异步电动机的如下状态的控制：正转；反转；停止；点动；加速；减速。
图1 控制系统硬件结构图三、基本知识：1.异步电动机调速系统种类很多，常见的有：(1)降电压调速；(2)电磁转差离合器调速(3)绕线转子异步电机转子串电阻调速(4)绕线转子异步电机串级调速(5)变极对数调速(6)变频调速等等。
2.三相交流异步电动机2.1 异步电动机旋转原理异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生的。
n转速顺时针旋转，转子绕组切割磁力线，产生转子电流⑴磁场以⑵通电的转子绕组相对磁场运动，产生电磁力⑶ 电磁力使转子绕组以转速n 旋转，方向与磁场旋转方向相同2.2 旋转磁场的产生旋转磁场实际上是三个交变磁场合成的结果。
这三个交变磁场应满足：⑴ 空间位置上互差rad 3/2π电度角。
由定子三相绕组的布置来保证⑵ 在时间上互差rad 3/2π相位角（或1/3周期）。
由通入的三相交变电流来保证。
2.3 电动机转速产生转子电流的必要条件：是转子绕组切割定子磁场的磁力线。
因此，转子的转速n 必须低于定子磁场的转速0n 。
两者之差称为转差：n n n -=∆0转差与定子磁场转速（常称为同步转速）之比，称为转差率：0/n n s ∆=同步转速0n 由下式决定：p f n /600=上式中，f 为输入电流的频率，p 为旋转磁场的极对数。
由此可得转子的转速：p s f n /)1(60-=3.异步电动机调速由转速p s f n /)1(60-=可知异步电动机调速有以下几方法：(1) 改变磁极对数p （变极调速）定子磁场的极对数取决于定子绕组的结构。
交直交变频电路的调试步骤和方法
交、直交变频电路是一种常见的电路类型，用于将交流电信号转换为不同频率的交流电信号。
在调试这种电路时，需要仔细按照一定的步骤和方法进行操作，确保电路正常工作并达到预期效果。
一、调试步骤1. 检查电路连接：首先，检查整个电路的连接情况，确保电路连接正确，没有短路或接触不良。
2. 电源供电：接通电源，观察电路的供电情况，确认电路正常供电。
3. 信号输入：输入待处理的交流电信号或直流电信号，观察电路的响应情况。
4. 观察输出信号：连接示波器或其他仪器，观察输出信号的波形和频率。
5. 调节参数：根据实际情况，逐步调节电路中的参数，如电容、电感、频率等，以获得理想的输出信号。
6. 性能测试：对电路进行性能测试，比较输出信号与期望信号，确认电路性能是否符合设计要求。
7. 故障排除：如果出现问题或信号不正常，需要逐步排除可能的故障，如更换元件、调整连接等。
二、调试方法1. 逐步调试：在调试过程中，应该采取逐步调试的方法，每次只调整一个参数或部件，以便及时发现问题。
2. 记录数据：在调试过程中，及时记录各个参数的调整情况以及信号的波形，有助于分析问题。
3. 多重检测：使用多种测试仪器进行检测，如示波器、频谱分析仪等，确保对电路性能进行全面的评估。
4. 比较分析：将输出信号与输入信号进行比较分析，找出差异和问题所在，并采取相应措施解决。
5. 团队协作：在复杂电路调试时，可以组建一个调试小组，共同协作解决问题，提高调试效率。
三、常见问题及解决方法1. 频率不匹配：若输出频率与期望频率不匹配，可调整电路中的频率控制元件，如电感或电容。
2. 波形失真：若输出波形出现失真，可考虑调整放大增益、滤波器参数或检查元件质量。
3. 输出信号幅度不稳定**：若输出信号幅度不稳定，可检查电源供电情况，或考虑优化反馈控制电路。
4. 电路发热：若电路发热过高，需检查元件选型是否合适，或增加散热措施。
四、总结通过以上调试步骤和方法，可以有效地调试交、直交变频电路。
基于MRAS的交流异步电机变频调速系统研究
，
术 已由标量 控制 转 向 了矢 量控 制。在矢 量控 制 系统 中， 转速的闭环控制环节 一般是 必不可 少的。为 了实 现转速闭环控 制和磁 场定 向， 通常采用 速度传 感器来 进行转速检测 。而速 度传感器 在安装 、 维护等 方面 易 受环境 影响 ， 从而严重影响异步电动机 的简便性 、 廉价 性和可靠性 。因此 ， 无速度 传感器 的矢 量控制 系统成 为交流调速 的主要研究 内容 。 目前 ， 人们提出了各种 速度辨识 的方 法来取代 速
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｃ ｏ ｄ ｎ ｅｗｉｈｔ ｅｂ ｓｃｐ ｎ ｉｌ ｎ ｔｏ ｆｖ ｃｏ ｏ ｔｏ ，ｂ ｓｎ ｔａ ／Ｓｍｕｉｋ ｍｏ ｕｅ，ａｓｍｕａｉｎｍｏ ｅ ｆｖ ｃｏ ｓｒ ｃ ： ｎａ ｃ ｒ ａ ｃ ｔ ｈ ａ ｉ ｒ ｃｐｅ ａ ｄ ｍｅｈ ｄｏ ｅ ｔｒｃ ｎ ｒｌ ｙｕ ｉ ｇＭａｌｂ ｉ ｌ ｄ ｌ ｉ ｎ ｉ ｌｔ ｄ ｌｏ ｅ ｔｒ ｏ ｃ ｎｒ ｌｓｓｅ ｔａ ｓｏ ｅｉｇ ｔｒ ｅａ ｄ ｍａ ｎ ｔ ｉ ｋｆｒＡＣ ａｙ ｃ ｒｎ ｕ ｔｒｉ ｕｌ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏｏ ｕ ｒｃｉｎ ｌｒ ｔｔｎ ｏ ｒｉ ｔｓ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｈ ｔｉ ｆ ｒｎ ｏｑｕ ｎ ｇ ｅｉ ｌｎ ｏ ｓ ｎ ｈ ｏ ｓｍｏｏ ｓ ｂ ｉ ａ ｅ ｎ ｒ ｔｒｆ ｘｄｉ ｔ ａ ｏａｉｇ ｃ ｏｄｎａｅ ． ｃ ｏ ｔ ｌ ｅ ｏ Ｏｎ ｔｅ ｂ ｓｓ ｈ ａ ｉ，ｗｉ ｄ ｌｒ ｆｒｎ ｅａ ａ ｔ ｅｍｅｈ ｄ，ｔ ｅｒ ｔｔｎ ｐ ｅ ｓｉ ｔ ｎｆｒｖ ｃｏ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｔ ｏ ｓ ｅ ｄ ｓ ｎ ｏ ｓｓｕ ｉｄ Ｉ ｔ ｍｏ ｅ ｅｅｅ ｃ ｄ ｐｉ ｔｏ ｈ ｖ ｈ ｏａｉｇ ｓｅ ｄ ｅ ｔ ｍａｉ ｏ ｅ ｔｒｃ ｎｒｌｓ ｓｅ ｗｉ ｎ —ｐ ｅ ｅ ｓ ｒｉ ｔｄｅ ． ｎ ｏ ｈ ａ ｄｔｏ ｄ ｉｉｎ，ａｍｉｇ ａ ｈ ｒｂｅ ｔａ ｈ ｅｅ ｅ ｃ ｄ ｌｉ ｅ ｓｌ ｎｌｅ ｃ ｄ ｂ ｈ ｎｔａ ａｕ ｎ ｒ ｔｏ ｔｇ ａ ｎｎ ｒ ｌｓ ｅ ｄ ｒｃ ｇ ｚｒ ｉ ｎ ｔｔｅ ｐｏ ｌｍ ｈ ｔｔｅ ｒｆｒｎ ｅｍｏ ｅ ｓ ａ ｉ ｉｆ ｎ ｅ ｙｔ ｅｉｉｉｌｖ ｌｅａ ｄ ｄ ｆ ｆｉ ｅ ｒｌｉ ｏｍａ ｐ ｅ ｅ ｏ ｎｉｅ － ｙ ｕ ｉ ｎ ｔｅｔａ ｉｉｎａ ＲＡＳ ｉ ｍｐｏ ｅ ｈ ｒｄｔｏ ｌＭ ｓｉ ｒｖ ｄ，ａ ｄ ｍｏ ｅｉｇ ｓｍｕａｉｎ ｉ ｌｏ ｃ ｎ ｕ ｔｄ Ｔ ｅ ｒｓ ｈ ｆｓｍｕａｉｎ ｖ ｒｆ ｓｔｅ ｆａ ｉｉ ｔ ｆｔｅ ｄ ｓｇ ｎ ｎ ｄ ｌ ｉ ｌｔ ｓａｓ ｏ ｄ ｃｅ ． ｈ ｅ ｕ ｏ ｉ ｌｔ ｅ ｉ ｈ ｅ ｓｂｌ ｙｏ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｎ ｏ ｏ ｉ ｅ ｉ ｈ ｔ ｅｃ ｌｕａｅ ｏａｉｇ ｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｗｅｌｔ ｃ ｈ ａ ｕ ｅ ｏａｉｇ ｓ ｅ ｄ． ｈ ａｃ ｌｔｄ ｒ ｔｔｎ ｐ ｅ ａ ｌ ｒ ｅｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒｄ ｒｔｔｎ ｐ ｅ ａ Ｋｅ ｙｗｏ ｄ ｒ ｓ： Ｍａｌｂ ｉ ｌ ｋ Ｍｏ ｅ ｅｅ ｎ ｅａ ａ ｔ ｅｓｓｅ ｔ ／Ｓｍｕｉ ａ ｎ ｄ ｌｒｆｒ ｃ ｄ ｐｉ ｙｔｍ Ｖｅｔｒｃ ｎｒｌ Ｖａｉｂｅｆｅ ｕ ｎ ｙｄｉｉｇ ｓｓｅ ｅ ｖ ｃｏ ｏ ｔｏ ｒａ ｌ—＇ ｅ ｃ ｒ ｎ ｙｔｍ Ｎｅ ｒｌｎ ｔ ｒ Ｎ 一 ｉｑ ｖ ｕａ ｅｗｏｋ ｏ ｓｎｏ ｅ ｓｒ
变频调速系统控制方法的研究
波 调制 、 波 调制 。其 中余 弦交 截 法 的正 弦度 最优 ， 方
而方 波法 的对称 度最 佳 由于 电机 不 同 工作状 态 下参 数会 发生 变化 ，为 了使分 析更 加 客观 ，用 三 相对 称 阻 感 负载来 等效 电动 机 ．此 时输 出电压 电流波 形基 本 没
方式的特点 ．能很好地解 决波形 的对称性 问题
有级差 变频 从理 论上 有些 误差 。但 在实 际应 用 中反而
降低计 算 量 ．简 化 了控制 方法 ．另 外对 电压 、电流谐
波 的改进 提高 了不 少 ．所 以采 用这 种变 频方 式提 高 了
调速 的性 能
１ 常规 控 制 法 的分 析 与 比较
对 称度 比正 弦度 更重要 ：这还说 明要想 实 现深 度调 压
频要好 于无级 变频 ．因为无级 变频 的过 渡点 是很 难完
全可 控 的 ．特 别是 采用 实时计算 余 弦交 截法 与 对称余
弦法 相结 合控 制方 法时 ．在 给定条 件发 生 突变 时 ．变 频 的控 制是很 难 既兼顾 实时触 发点 的计算 ．又 同时兼
有死 区。 根 据下文 所 给的变频 调 速 系统条 件 ．给 出 了三 分
我们 在 研究 余 弦 交截 、 ｌ 发现 ， 理 论 上来 讲 法 删时 从 解 时 ．余 弦交截 法输 出的 波形有 较好 的正 弦度 ，但 在 实验 以及 实际 的生活 实践 当 中 ．输 出 的波形 情况要 远 远 差 于理 论 波 形 ．对 称 度 以及 正 弦 度 都 满 足 不 了要
能 很好 地解 决
．
波 形 的 对 称 性 问 题 ，同 时 兼顾 输 出 波形 的对 称 度 与正 弦度 。通 过 仿 真 实 验 ，该 控 制 方 式 能 很 好 地 兼 顾 对 称 度 和 正 弦 度 输 出的谐 波 含 量 也 较 小 ，取得 了 良好 的效 果 。 关 键 词 ：交 交 变 频 ；正 弦度 ；对 称 性 ；控 制方 法
实时控制的交流变频调速系统实验平台研制
Ｖ０． ７ Ｎｏ． １ ＮＯ ． ２ ０ １２ １ Ｖ ０１
仪 器 设 备 研 制 与应 用
实 时控 制 的交 流 变频 调 速 系统 实验 平 台研 制
孙 铁 成 ，高 婷 ，曲 慧 星 ， 周 永
（ 尔滨 工 业 大 学 电 气 工程 系 ，黑 龙 江 哈 尔滨 １ ０ ０ ） 哈 ５ ０ １
Ｉ １ ０２ Ｓ Ｎ ０ Ｓ
－
４９ ６ ５
． ． ． ． ． ． ． ． — —
实
验
技
术
与
管
理
．．．．
．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．
．
．
．
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．
．．．．．．．．
第 ２ ７卷
第 １ １期
２１ ００年 １ １月பைடு நூலகம்
ＣＮ１ —２ ３ ／ １ ０４Ｔ
Ｅｘ ｅ ｉ ｎｔ ｌＴｅ ｈ ｌ ｇｙ ａ ｄ Ｍ ａ ａ ｅ ｎ ｐ ｒｍｅ ａ ｃ ｎｏ ｏ ｎ ｎ ｇ ｍｅ ｔ
摘
要 ： 流 变频 调 速 系统 实验 平 台控 制 系统 采 用 以 Ｄ Ｐ ｄｇｔｌ ｉｎ ｌ ｒｃｓｏ） 核 心 的运 动 控 制 卡 ， 交 Ｓ （ ｉｉ ｇ ａ ｐｏ ｅｓｒ为 ａｓ 该
卡 以插 卡 形 式 嵌 入 Ｐ Ｃ机 的 Ｐ Ｉ 槽 内 ， Ｃ插 电机 的 控 制 算 法 在 Ｐ Ｃ机 上 实 现 。为 了满 足 系 统 对 实 时 性 的 要 求 ， 提
ｆ ａ ｉ ｅ ａ ｈｅ ｅ ｐｌ ｉｅ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｔ ｒ ｑ ｒ ｍ ｅ ｓ ｅ ｓｂｌ ｎｄ ｔ ｘ ｏｔ ｄ ｓ ｓ ｅ ｃ ｎ ｍ ｅ ｅ ｕｉｅ ｎｔ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｘ ｅ ｉ ｎ ｌｔｏ ｍ ；ｖ ｒａ ｌ ｒ ｑ ｅ ｃ ｐ ｅ ｅ ｕ ａ ｉ ｎ；ｍｏ ｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｃ ｒ ；ｒ ａ－ ｉ ｏ ｔｏ ｙ ｗｏ ｄ ：ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｐ ａ ｆ ｒ ａ ｉ ｂ ｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｓ ｅ ｄ ｒ ｇ ｌｔ ｏ ｔ ｏ ｔ ｏ ａ ｄ ｅ ｌｔ ｏ ｍｅ ｃ ｎ ｒ １
SPWM变频调速矢量控制系统的建模与仿真
SPWM变频调速矢量控制系统的建模与仿真一、本文概述Overview of this article随着电力电子技术和计算机技术的飞速发展，变频调速技术已成为现代工业控制领域中的一项重要技术。
其中，正弦脉宽调制（SPWM）作为一种高效、精确的变频调速方法，被广泛应用于电机驱动、风电、电力系统等领域。
本文旨在探讨SPWM变频调速矢量控制系统的建模与仿真，通过深入分析和研究，为实际应用提供理论支持和技术指导。
With the rapid development of power electronics and computer technology, variable frequency speed regulation technology has become an important technology in the field of modern industrial control. Among them, sine pulse width modulation (SPWM), as an efficient and accurate variable frequency speed regulation method, is widely used in fields such as motor drive, wind power, and power systems. This article aims to explore the modeling and simulation of SPWM variable frequency speed vector control system, and provide theoretical support and technical guidance for practical applicationsthrough in-depth analysis and research.本文将详细介绍SPWM变频调速矢量控制系统的基本原理和组成结构，包括正弦脉宽调制的原理、矢量控制的基本原理、系统的硬件组成和软件设计等方面。
交流传动电力机车的调速控制方法研究
交流传动电力机车的调速控制方法研究朱亚男【摘要】针对交流传动电力机车调速受多种耦合因素影响比较困难的问题,通过系统地分析和介绍目前实用的交流调速系统控制方法,包括:转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制,结合交流电力机车调速的实际情况,得出矢量控制和直接转矩控制方法较转差频率控制方法更适用于交流电力机车调速,而矢量控制方法在低速高开关频率区的性能则比直接转矩控制方法更加优越.以上结论对于进一步理解交流电力机车调速控制方法有着重要作用.%In order to solve the difficulty that caused by various coupling factors of the AC drive electric locomotive speed control, this thesis system analysis and presentation of the practical AC speed regulation control method, including: slip frequency control, vector control and direct torque control. Consider with the actual situation of the AC locomotive speed control , analysis of the control mode suitable for AC locomotives: The vector control and the direct torque control method are superior to the slip frequency control method, and the performance of vector control method in low speed and high switching frequency region is more advantageous than the direct torque control method. It is very important for further understanding of AC electric locomotive speed control method.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)014【总页数】5页(P152-155,161)【关键词】交流调速;转差频率控制;矢量控制;直接转矩控制【作者】朱亚男【作者单位】西安铁路职业技术学院牵引动力系,陕西西安 710014【正文语种】中文【中图分类】TN710交流传动电力机车调速的实质是对三相异步电动机调速，而异步电动机和直流电动机不同，它只有一个供电回路——定子绕组，致使其速度控制比较困难，不能像直流电动机那样通过控制电枢电压或控制励磁电流均可方便地控制电动机的转速，交流异步电动机的控制量只有定子电流，而定子电流的变化，不仅影响输出转矩，而且也会使气隙磁链发生变化[1-2]。
基于ANFIS控制的交流变频调速系统研究
ｆｚｙｉ ｅｅｃ ｓ ｍ ａｅ ｎｔｅａａｔ ｅｎｕａｎｔ ｒｓｉｄｓ ｎｄｔ ｓ ｅｓｅｄａｊｓ ｎ ｆ ｅ ｕｚ ｆｒｎｅｓ ｔ ｂｓｄｏ ｐｉ ｅｒｌ ｅ ｋ ｅｉ ｅ ｕｅａｔ ｅ ｄｕｔ ｔ ｎ ｙｅ ｈ ｄ ｖ ｗｏ ｓ ｇ ｏ ｔ ｈ ｐ ｍｅ ｏ ｔ ＡＣ ｈ
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第３ ５卷 第 ２期 ２０ ０ ６年 ４月
・
电 子 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｌ ｏ ＵＥＳ ｏ Ｃｈ ｎ ｏ ｍａ ｆ Ｔ ｆ ｉａ
Ｖ０ ＿５ Ｎｏ２ ｌ ３ ．
Ａｐｔ ２０ ６ ． ０
自动化技 术 ・
基于Ａ ＦＳ Ｎ Ｉ控制 的交流变频调速 系统研 究
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ Ｖａ ｉ ｂ ｅＦｒ ｑ ｅ ｃ ｐ ｅ ｇ ｌ ｔｎ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ｓａ ｃ ｆ ＡＣ ｒａ ｌ ｅ ｕ ｎ ｙ Ｓ ｅ ｄ Ｒｅ ｕ ａ ｉ ｇ Ｃｏ ｔ ｏ ｓ ｅ Ｓ
Ｇ ＯＸｉ － ｏ ｇ Ｈ Ｎ ｈｎ Ｈ Ｎ Ｑ－ｏｇ Ｕ ｎ ｚ ｎ ，Ｚ Ａ ＧＣ量控制变频调速系统的原理框 图 ＮＦＳ
系统结构如图１ 所示。本系统采用Ａ ＦＳ Ｎ Ｉ作为速度调节器的矢量控制。其控制思想是利用坐标变换将异
收 稿 日期 ：２０ —０ ０ ５ ２—２ ４
基金项目：安徽省自然科学基金资助项Ｉ（１４３６ ￣ ００２ ０ ） Ｉ 作 者简介 ：郭 兴众０％ ２ ，男．硕 士，副 教授 ，主要 从事 电气传 动及 智能控 制技术 方面 的研 究． 一）
维普资讯
２８ ｌ
电 子 科 技 大 学 学 报
第３ ５卷
步电动机等效于直流 电机，即以产生同样的旋转磁动势为准则 ，将三相坐标系下的定子 电流 ｆ 通过３ ｆ ／ ２
交—直—交变频调速系统仿真
4 MATLAB仿真应用计算机仿真技术对交直流调速系统进行仿真分析，可以加深我们对所有理论的理解，提高实践动手能力。
计算机仿真还是一种低成本的实验手段，近年来获得了广泛的应用。
目前，使用MATLAB对控制系统进行计算机仿真的主要方法是：以控制系统的传递函数为基础，使用MATLAB的Simulink工具箱对其进行计算机仿真研究。
本章就对PWM交流变频调速的MATLAB仿真作以研究。
4.1 Matlab软件简介MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
Matlab有以下诸多优势：（1）友好的工作平台和编程环境MATLAB由一系列工具组成。
这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。
包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。
随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。
而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。
简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
（2）简单易用的程序语言Matlab一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。
基于双变量控制的交交变频调速系统特性研究
测试 测 量技 术
基 于 双 变 量 控 制 的 交 交 变 频 调 速 系 统 特 性 研 究
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ｔ ｒ ｓｏ ｉａ ｉ ｔ ／ ｓ ａ ｃ ｎ Ｆ ａ ｕ ｅ ｆＢ ｖ ｒａ ｅＡＣ
Ａ Ｃ ｅｑｕｅ ｙ Ｆｒ ｎｃ Ｃｏｎｖｅ ｓ ｏｎ ｒｉ Ｓｙｓ ｅ ｔｍ
Ｋｅｙ ｗ ｏｒ ： ｕ ｌ－ ａ ａ ｅ Ｃｏｎ ｒ ｌ ｅ ｒ ； ｄｓ Ｄｏ ｂｅ Ｖ ｒ ｂｌ Ｔ ｅ ｒ ； － ｒ ｑｕ ｃ ａ ｅ Ｃｏ ｔｏ ｌ ｈ ｏ ｅ ｙ Ａｃ Ａｃ Ｆ ｅ ｅｎ ｙ
ＣＩＣ ｍ ｂｅｒＴＭ９ １ ５ ． ｈｕ ： ２ １
蝴 为 碧 哟 贼 钵 的 螈
ｄｏｕｂｌ ｆ ａｒ ａｓ， ｅｓｔ ｂｉ ｉ ｅ ｃｙｃｌ ｙ－ｅｄ ｅ ｔ ｅｄ ｖａｒ ａｔ ｏｃｏｎｖｅｒｅｒｏｐ ａｔｎｇ ｒ ｔ ｅｒ ｉ ｅｓｕｌ ． ｄ ｔ ａｎ ｅｘｐａｎｄｅｄ ｔ ｃｏｐｅ ｓ ｉｓ ｓ ｏｆａｐｐｌ ｉ ｉ ｃａｔ ｏｎ．
范围 。
关 键词 ： 变量 ： 控 理论 ； 一 变 频器 双 相 交 交 中 图 分 类 号 ：Ｍ ２ ． １ Ｔ ９ １ ５ 文 献 标 识 号 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ３ ０ ０ ２ ０ ） ３ ０ ０－ ４ １ ０ － １７（０ ８ ０ － ０ ３ ０
Ａ ｂｓｔ ｒａｃｔ： ｅｓｅｎｔ ｈｅ Ａｔ ｐｒ ．ｔ ｍ ｉ ｅ ａｎ，ｐ ｎ ｆ ｕｍ ｐ ａｎ ｅｘｐ ｓｉ ｏｆｔ ｅｎｅｒ ｓａｖｉ ｉ ｄｅｓｐｒ ｄ ａｎ ｏｎ ｈｅ ｇｙ－ ｎｇ ｓ ｗｉ ｅａｄ ｎ ｉ Ｃｈｉ ’ ｎａ
Ｄｏｃｕ ｅｎ ｍ ｔ ｃｏｄｅ： Ａ
Ａｒ ｉ ｅ Ｉ １ ０ － １ ７ ２ ０ ３ ０ ０ － ４ ｔ ｃｌ ｏ： ０ ３ ０ ０ （ ０ ８》 － ０ ３ ０ ０
交-交变频器双闭环调速系统自适应模糊控制的仿真研究
（ ｏｅｅｏ ｌ ｍｃＥ ｇ ｅｒ ｇ ｎ ｕ ｍ ｔｎ Ｈ ｎｎＰ ｌｅｈｉ Ｕ ｉ ｒｔ， ｉ ｚｏ ５０ ０ Ｃ ｉａ Ｃｌ ｇ ｆ ｅ ｎｉ ｅｎ ｄＡ ｔ ａ ｏ ， ｅａ ｏ ｔ ｎ ｎ ｅｓｙ Ｊ ｏ ４ ０ ，ｈｎ） ｌ Ｅｃ ｎ ｉ ａ ｏ ｉ ｙｃ ｃ ｖ ｉ ａ ｕ ４
数即为 ： ＝ｌ７５ ．３ ． ／ ． ＝０ １３３ 系统所用 力矩 电动机 的最 大 电流 为 ９ ， 应 Ａ Ｄ转 Ａ对 ／
图１ ， 中
（ ） 积分 别为 速度 Ｈ 调节 器、 ｓ、 电流 Ｈ
调节器的传递 函数 ． 系统所用 电动机为 ＪＪ３ —２ ５４型力 Ｉ １２ ．／ 矩 电机 ， 堵转电流为 ９ 对 于力矩 电动机 ， 电机工作 点处 Ａ． 在 数 ， 为测速 回路 的延时时间 ， 在此 ， ＝７ ＝０ ０ｓ 系统 ＂ ．２（ ｏ 设 计中速度 采样周期 取为 ２ ）为 了消除测速时的惯 ０瑚 ．
间常数 取为００１ 晶闸管线路 的平均失控时间 Ｔ ＝ ． ８ ０ ６， ｓ
・
收稿 日期 ：０６—１ ２０ ０一ｌ ２
基 金项 目： 河南省 自 然科学基金科技攻关项 目（ ４６１ ） ０ ０００ ． ０ ０ 作者简介： 陶慧（ ７ 一）女， １ ９ ， 河南信阳人， ９ 硕士， 主要从事控制理论与控制工程和电气传动 自 动化方面的研究
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第 卷 第 １ 期 １
Ｖ０． ｏ Ｎｏ． １ １２ １
重 庆 工 学 院 学 报
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｈ ｒ ｏｒ ａ Ｃ ｏ￣ ｏ
Ｉ ｓ ｔｔ ｆＴ ｃ ｎ ｌ ｎ ｔｕ ｅ ｏ ｅ ｈ ｏｃ ｉ
２ｏ ０ ６年 １ １月
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图 1 2.5 分 频双变 量余 弦交截 法输出 波形图
图 1 给出了全压分频的触发时刻的选择，可以
看出 触发时 刻间 隔相 同， 这是 通过优 化的 余弦 交截
法来选择的触发点，2.5 分频时理论波形的对称度和
正弦 度都较 理想 ，每 个输 出周 期循环 对称 ，第 三个
输出周期就变为 b 相正组，与第一个周期循环。因
Key words：six-pluse；ac-ac converter；s tep；the average cycle law；Simulink
1 引言
交- 交变 频调速系 统大多 采用大 容量可控 硅作为 功率元件 ，被广泛 应用在煤矿 提升机、轧钢机、电气 牵引、起重等 领域。本文采用 自然无环流 控制方式的 六脉波零 式交交变频 器，可以简化 系统、降低 成本， 在控制上 又省去了零 电流测量环节 ，直接 用触发脉冲 去控 制输 出电压 和电 流的 波形 ，这样 既节 省控 制设 备，又能提高 输出波形的 正弦度和对 称度，这为实现 连续平稳 调速提供可 能性，对 六脉波双变量 交交变频 调速应用 到工业 领域有一 定的实际 意义。
关键词 ：六脉 波； 交交 变频 ；级差 ；平 均周 期法 ；仿真ac Conver ter Speed Adjustment System
Shi Xiuguang Du Qingnan （School of Electrical Engineering, He’nan Polytechnic University, Jiaozuo, He’nan 454000）
r
0
输出 频率， n为一 个周期 内包 含的电 源波头 数。
2.2 平均周期法
双变 量六脉 波交 交变 频器 的输出 频率 里除 了整
数分频外（例如 2 分频，3 分频，4 分频，……），
还存在大量的非整数分频（例如 7/6 分频，8/6 分频，
9/6 分频，……），这些分频大大的增加了变频器的
输出 频率 ，但 是为了 达到 调速 的级 差足够 小， 这还
闭锁 可能 出现 的各种 环流 条件 ；二 是引导 电流 的换
向[ 1] 。双 变量 交交 变 频控 制理 论把 调压 和变 频 结合
起来 ，提 出了 自然无 环流 控制 的基 本原则 。原 则上
讲， 采用 双变 量交交 变频 器， 不但 可以输 出单 变量
控制 方式的 全部 率，而 且还拓 宽了 输出频 率的 范围。
PE 电力电子
交交变频调速系统控制方法的仿真研究
师修广 杜庆楠
（河南理工大学电气工程学院，河南 焦作 454000）
摘要 以六脉波交交变频器为实验平台，在双变量余弦交截法控制的基础上，提出了非整数分 频的平均周期法，寻找一种合适的触发时刻规律改善电压、电流波形的正弦度和对称性，从而来实 现交交变频调速的级差足够小的连续、平稳运行。通过理论推导并利用 Matlab/Simulink 建立仿真模 型进行分析，实现了六 脉波交交变频调速系统的全开 环、无环流、无死区的连续 平稳调速。
2 六脉波交交变频的控制原理
2.1 双变量控制理论 双变量 控制 理论 是从 单变量 控制 理论 发展 而来
的，在 α角控制基础上加上对脉冲宽度β的控制，即 对触 发脉冲 的后 沿进 行控 制， 所谓双 变量 即控 制角 α和 脉冲 宽度 β。第 一个 变 量 α 角的 控 制方 法和 单 变量相 控方 法相同 。第 二个变 量β有 两个 作用：一是
40
2009 年第 7 期
PE 电力电子
并不 足够， 例如 二分 频至 三分 频之间 加入 非整 数分 频后级差仍然大于 1Hz。因此需要寻找新的分频， 在上述 频率 段之间 加入尽 可能 多的输 出频 率等级 。
在二分频与三分频之间一共存在 7 个频率等级 （2 分频、13/6 分频、14/6 分频、15/6 分频、16/6 分频、17/6 分频、3 分频），而其中除了 2 分频与 3 分频 外，其 他的 都属 于非 整数 分频， 它们 和整 数分 频一 样，是 通过 截取 电源 波头 数为整 数的 情况 下而 得到的。下面我们来分析下 2.5 分频的触发方式与 触发规律，如图 1 所示。
Abst ract As the experiment platform, using the Six-pluse ac-ac converter and on the basis of double-variable control theory, it puts forward the average cycle law in order to find a suitable moment to trigger the Thyristors. The result will improve the voltage and current waveforms Sine and symmetry, thereby to achieve speed governor continuous, smooth operation with step small enough. A stimulation modle was constructed based on Matlab/Simulink software. The stimulation results shows that Six-pluse ac-ac converter speed system of full open loop, non-circulation and non-dead time was achieved.
实践 证明 ：只 要选取 的基 准波 在一 个周期 内包 含的
电源 波头 数是 整数， 自然 无环 流的 使用就 很方 便。
根据 此规 律可 以得到 双变 量控 制下 六脉波 交交 变频
输出 频率的 数学表 达式 为
f 0
=
6 n +6
f r
n
= 0,1,2
（1）
式中， f 为输入频率，这里为电网工频50Hz， f 为