交流调速系统的Matlab仿真

单闭环交流调压调速系统的建模
图8-3交流电动机调压调速仿真模型
1系统的建模与模型参数设置
1）主电路建模与参数设置 主电路是由三相对源自文库电源、晶闸管组成的三相
交流调压器、交流异步电动机、电机测量单元、 负载等部分组成。
三相电源建模与参数设置与直流调速系统相 同。交流电动机模块采用国际制，参数设置：绕 组类型取鼠笼型，线电压取380V,频率取50Hz。其 它参数是电机本体模块参数的默认值。电机测量 单元模块参数设置：电机类型取异步电动机，在 定子电流、转子转速和电磁转矩选项前面打 “√”，表明只观测这些物理量。电机负载为20。
对于反馈环节，取两个Gain模块，一个参数设置 为30/3.14，表示把电机的角速度转化为转速，另 一个参数设置为0.01，表示系统转速反馈系数为 0.01。
仿真选择算法为ode23tb，仿真开始时间为0，结 束时间为5.0s。
仿真结果看，在转速从零上升过程中，电机电 流较大，到电机转速稳定后，电机电流也保持 不变。电机起动阶段，定子磁链波动较大，稳 态后，定子磁链是个圆形
SPWM调速系统仿真模型
1.主电路模型的建立和参数设置
主电路是由交流异步电 动机本体模块、逆变 器模块Universal Bridge （路径为 SimPowerSystems/Pow er Electronics/Universal Bridge）、电机测量单 元模块、电源和负载 等组成。逆变器模块 参数设置如图8-7所示
2.控制电路建模与参数设置
在Matlab库中，有现成 的SPWM模块，其模块 名为Discrete PWM Generator。模块路径为 SimPowerSystems/Extra Library/Discrete Control Blocks/Discrete PWM Generator。设置参数如 图8-8所示。从参数对 话框中可以看出载波频 率可调。
交流调压器仿真模型及封装后子系统
控制电路仿真模型的建立与参数设置
控制电路是采用给定信号模块、调解器模块、信 号比较环节模块，6脉冲同步触发器装置等组成。 同步6脉冲触发装置是采用6脉冲触发器和三个电 压测量模块封装而成，封装方法及参数设置同直 流调速系统相同；转速调节器设置比例放大系数 Kp为10，积分放大系数Ki为5。上下限幅为[10 10]。
异步电动机的参数通过电动机模块 的参数对话框来输入。对话框如图 8-1所示。
在电机设置的对话框中，Rotor type是绕组类型列 表框：分绕线式（Wound）和鼠笼式（Squirrelcage）两种。Reference frame是参考坐标系列表 框，有静止坐标系（Stationary），转子坐标系 （Rotor）和同步旋转坐标系（Synchronous）三 种。额定参数：额定功率（单位：W），线电压 （单位：V），频率f（单位：Hz）。定子绕组 （Stator）参数有：定子电阻 （单位：Ohms）和 定子漏感 （单位：H），转子绕组（Rotor）参数 有：转子电阻 （单位：Ohms）和转子漏感 （单 位：H），互感（Mutual inductance） （单位： H），转动惯量（Inertia）J（单位 ），摩擦系数 （friction factor）、极对数（pairs of poles）P等。
初学者在交流调速系统中仿真中，往往会出现 问题有：开始仿真时候软件有时会提示：“Your model has no measurement block”,从而使仿真无 法进行下去。为了避免这种情况发生，可以在模 型中加入Multimeter模块（路径为： SimPowerSystems/Measurements/Multimeter）， 这样就能够使仿真顺利进行；第二种情况，仿真 结果转速为负值，这是因为电机的电磁转矩小于 负载转矩，需要重新调整电机本体或其它环节参 数。直流调速系统仿真时，如果电磁转矩小于负 载转矩，转速降到零后，仿真就会中止。这也是 交流调速系统仿真和直流调速系统仿真不同的地 方。
2.交流电动机测量单元模块
交流电动机测量单元模块路 径为 SimPowerSystems/Machines/ Machines Measurement Demux,其参数设置对话框如 图8-2所示。
3.函数记录仪模块
函数记录仪模块路径为Simulink/Sinks/XY Graph， 它是用来记录X轴和Y轴数值的大小，坐标上下 限可调。此模块常用于交流电机定、转子磁链 观测。
交流调压器的建模与参数设置
取六个晶闸管模块（路径为SimPowerSystems/Power Electronics/Thyristor），模块符号名称依此改写为 “1”、“2”、….“6”。按照图8-4(a)排列，为 了避免在把这些模块在封装时多出的那些测量端 口，采用Terminator模块（路径： Simulink/Sinks/Terminator），封锁各晶闸管模块 的“E”端（测量端），在模型的输出端口分别 标上“a”、“b”、“c”，模型的输入端口分 别标上“Ua”、“Ub”、“Uc”，晶闸管参数取 默认值。取Demux模块，参数设置为“6”，表明 有6个输出，按照图8-4(a)中联接。
8.2变频调速系统的仿真
8.2变频调速系统的仿真
SPWM工作原理就是以期望的正弦波作为调 制波，以等腰三角波作为载波，两者相交的交 点确定逆变器开关器件的导通，从而获得一系 列等幅不等宽的矩形波，按照波形面积等效原 则，这个一系列矩形波就和正弦波等效。改变 调制波的频率和波幅就能达到同时变频变压的 调速的要求。
8.1.1交流调速系统仿真中常用模块简介
1.交流电动机模块 在Matlab模块库中，交流异步电动
机有两个模块，一个是使用标幺值 单位制，路径为 SimPowerSystems/Machines/Asynchr onous Machine pu Units，另一个是 国际单位制，路径为 SimPowerSystems/Machines/Asynchr onous Machine SI Units，前者输出信 号的单位均为标幺值，后者输出信 号的单位均为国际单位制。