电力电子电机控制系统仿真技术第7章
电力电子电机控制系统仿真技术第7章

ua
ub
uc
2*pi *f w* t
Cl o ck
Product t
uabc1
si n si n cos cos
3s/2s,3s/2r
abc dq0
sin_cos
abc_to_dq0 T ransform ati on
2s/3s,2r/3s
dq0 abc
sin_cos
dq0_to_abc T ransform ati on
7.2.1转子磁链观察的电流模型
一 在二相静止坐标系上的转子磁链电流模型
r
Tr
1 p 1
(Lmis
Tr r )
(7.12)
r
Tr
1 p 1 (Lmis
Tr r )
(7.13)
式中: Tr Lr Rr 转子电磁时间常数
7.1 三相坐标系/二相坐标系的变换 7.1.1 坐标系变换原理
坐标变换包括
三相静止坐标 系和两相静止 坐标系的变换 (简称3s/2s变 换)、两相静 止坐标系和两 相旋转坐标系 的变换(简称 2s/2r变换)。
f s1 2f s
三相坐标系上的三相对称绕组A,B,C通以三相对 称电流产生旋转磁动势F,F 的旋转速度 1 2fs
dq0 abc
sin_cos
dq0_to_abc T ransform ati on
模块的abc端输入或输出 三相信号,dq0端输入或输 出二相信号和0轴信号,这 些信号可以是电压,电流或 磁链。
Sin-cos端输入坐标轴旋转 角的正弦和余弦信号。
二 坐标系变换模块的使用
观察三相电压经3s/2s和3s/2r变换及其反变换的波形, 三相电压为220V 50HZ。
电力电子技术第7章 电力电子技术的仿真

学习指导
本章将应用一些典型的电力电子电路的仿真 实例,说明一些常用典型模块的使用方法和参数 设置意义和方法。在学习本章时,应该首先熟悉 SimPower System工具箱,了解各个模块库,这样 有助于快速找到所要的元件,提高搭建仿真系统 的效率。在进行仿真之前,应该对仿真对象有正 确的理解,对系统中各个组成部分的特性也应该 有一个比较清晰的了解,并会合理地设置参数和 选择恰当的数值计算方法等。
7.2 Simulink的模型库浏览器
Simulink称为MATLAB的一个工具箱(Toolbox)。Simulink 包括Simulink仿真平台和系统仿真模型库两部分,主要 用于仿真以数学函数和传递函数表达的系统,包含连续 系统、非线性系统和离散系统的仿真。
它能够实现动态系统建模和仿真的环境集成,且可以根 据设计及使用要求,对系统进行修改与优化,以提高系 统工作的性能,实现高效开发系统的目的。
该工具箱中有主要有Electrical sources(电源)、Elements(元 件)、Power Electronics(电力电子)、Machines(电机系统)、 Measurements(测量)和Extra Library(附加)等模块组。
7.2 Simulink的模型库浏览器
Electrical sources(电源)模块组 电源模块组包括:直流电压源、交流电压源、交流电流源、
电力电子技术的仿真
7.1 概述 7.2 Simulink的模型库浏览器 7.3 仿真步骤 7.4 驱动模块 7.5 电力电子变换电路的仿真
7.1 概述
仿真的意义
基本电力电子系统还应包括负载单元(电动机或者其他机电设 备构成)以及计算机控制电路单元(由模拟或数字信号电路构 成),形成了一个复杂的非线性的数模变量混合的系统。这种 复杂系统在建立实际模型时,在设计和分析过程中会有很大的 困难,使得传统的利用硬件面包板对设计进行验证的方法越来 越不可行。
第七周 控制系统电路仿真.pdf

1.利用Mindjet做第19~21节课(即本周课程)的知识点总结,将导图打印在一页A4或A3纸上。
要求:导图应有合理的布局,以层次结构和短语的形式呈现(即用有层次和逻辑的短语来叙述概念等内容),打印时要求将所有子项展开,可做适当的放缩(可以允许字小到看不清)。
【强化基础知识,强化归纳总结能力,强化逻辑思维】2.控制系统如图,C2R3 C1R6r(t) R1 R4 R5 c(t)- - -+ + +R2 U1 U2 U3R9 R10 R11R15R14-+U5R13其中:R1=R2=R3=200 G=(R5/R6)/(R6*10^(-6)),R4=510kΩ,C1=2.2μF,C2=1μF。
<1> 学习“平衡电阻”概念,为 R9~R11、R13 选取适当阻值。
R9=100kΩ R=510kΩ R=50kΩ<2> 在 Multisim 中,用 OP27 运算放大器构建仿真电路。
对比 OP07 芯片,指出不少于 5 点异同之处。
为放大器配置合理的供电电路。
<3> 画出系统对应的方框图,写出方框图中各环节的传递函数。
<4> 写出系统的开环、闭环传递函数,以及阻尼比的表达式。
<5> 利用R5、R6 为系统设定不同的阻尼比,并分别尝试对无阻尼、欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态的系统的单位阶跃响应进行电路仿真。
可以应用适当宽度的方波信号作为信号源,体会系统调整时间对于响应输入信号变化的意义。
阻尼比大于1时,R5=10kΩ,R6=40kΩ,阻尼比等于1.25,频率=10.阻尼比等于1时,R5=10kΩ,R6=50kΩ,阻尼比等于1,频率=10阻尼比等于0时,R5=100kΩ,R6=0kΩ,阻尼比等于0,频率=【针对第2题进行综合论述即可,不必强求对每一小题解决方案的讨论;提高电路仿真水平,建立理论模型与电路模型的联系。
】3.控制系统如图。
<1> 为 R9~R13 选取适当阻值。
《电力电子电机控制系统仿真技术》第1章

说
明
缺省变量名,用于应答最近一次的操作、 运算结果。
虚数单位
圆周率π
浮点数的相对误差
最大的实正数
最小的实正数
无穷大
表示不定值(即0/0)
函数实际输入的参数个数
函数实际输出的参数个数
一维数组的表示和赋值
一维数组(行向量)是用方括号括起的一组元素
(或数),元素之间用空格或逗号分隔,组成数 组的元素可以是具体的数值、变量名或算式
%回车生成传递函数
12 s^3 + 24 s^2 + 12 s + 20
-------------------------------------- ---- %生成的传递函数
2 s^4 + 4 s^3 + 6 s^2 + 2 s + 2
按格式2: >> s=tf('s'); >>G1=(12*s^3+24*s^2+12*s+20)/(2*s^4+4*s^
第1章 MATLAB和控制理论中的应用
1.1 计算机仿真与MATLAB
仿真是用物理的或数学的模型来描述或模仿实际 的物体,环境,装置或系统
MATLAB是“矩阵实验室”(Matrix Laboratory) 的缩写,这是一种以矩阵为基础的交互式程序计 算语言。由美国Mathworks公司于1984年开始推出 , 它成为在科技界广为使用的软件,也是国内外高 校教学和科学研究的常用软件。
1.7.2 求特征方程的根和根轨迹
闭环传递函数
W(s) G(s) 1G(s)H(s)
闭环传递函数的特征方程
1G (s)H(s)0
一 求方程的根
电力电子电机控制系统仿真技术第5章

化不敏感。
Uct / V
5.2.2 ASR采用比例-积分调节器
A B C T hree-Phase Source
Cl o ck
t
A
a
B
b
C
c
T hree-Phase T ransformer (T wo Windings)
Sa tu ra ti o n
uct 90-6*u[1]
Fcn
alpha n-feed
30/pi
Gain
De m u x
id
if
Te
speed
30KW 220V 136A 1460rpm DC-MOTOR
采用比例调节器的有静差转速闭环调速系统模型
一 采用比例调节器系统的调速性能
2000
有静差调速系统。
在实际系统中 K if 取电流互感器的变换系数,
死区范围相当于稳压管稳压值,死区范围可 以根据电流限制要求选取。
n / rpm
id / A
500 400 300 200 100
0 0
1500
1000 500
0 0
无电流截止负反馈 有电流截止负反馈
0.5
1
t/s
无电流截止负反馈
有电流截止负反馈
0.5
n / rpm
ud2 / V
2000
电机在 Uct 10V
1500
1000 500
30 时空载起动,
0
0
0.5
1
t/s
1.5
加载稳定后电压为
300
(
218V
250
《电力电子系统建模与仿真》题集

《电力电子系统建模与仿真》题集一、选择题(每题2分,共20分)1.在电力电子系统建模过程中,哪一种软件工具常被用于进行系统级仿真分析?( )A. Microsoft OfficeB. AutoCADC. MATLAB/SimulinkD. Photoshop2.PWM (脉宽调制)技术中,通过调节什么参数来控制开关管的导通时间?( )A. 电压幅值B. 电流频率C. 脉冲宽度D. 电容容量3.在Simulink环境中,哪个模块库提供了丰富的电力电子元件模型用于系统仿真?( )A. Simulink Control DesignB. SimPowerSystemsC. Communications System ToolboxD. Robotics System Toolbox4.电力电子系统建模的主要目的是什么?( )A. 提高系统美观性B. 分析和优化系统性能C. 增加系统复杂性D. 降低系统成本5.在进行电力电子系统仿真时,哪个因素对于仿真结果的准确性至关重要?( )A. 计算机的显示器尺寸B. 元器件模型的精度C. 仿真软件的安装位置D. 操作系统的版本6.SPWM (正弦脉宽调制)技术主要应用于哪种电力电子变换器?( )A. DC-DC变换器B. AC-DC整流器C. DC-AC逆变器D. AC-AC变频器7.PID控制器在电力电子系统中主要起什么作用?( )A. 增加系统噪声B. 提高系统稳定性C. 降低系统效率D. 增加系统功耗8.在电力电子系统仿真中,设置合适的仿真步长对结果有何影响?( )A. 不影响仿真结果B. 提高仿真速度但降低精度C. 平衡仿真速度和精度D. 只影响仿真过程中的动画效果9.电力电子系统中的核心元件是什么?( )A. 电阻和电容B. 电感和变压器C. 电力电子开关器件D. 传感器和执行器10.在进行DC-DC变换器仿真时,需要关注哪些性能指标?( )A. 变换效率和输出电压纹波B. 变换器的重量和体积C. 变换器的颜色和材质D. 变换器的生产厂家和品牌二、填空题(每题2分,共20分)1.电力电子系统建模中,常用的两种仿真方法是________________和________________。
《电工电子技术与技能》教案

《电工电子技术与技能》教案第一章:电工电子技术基础1.1 电流、电压和电阻的概念1.2 欧姆定律的应用1.3 电路的基本元件1.4 电路的基本连接方式1.5 电路的基本测量工具及使用方法第二章:直流电路分析2.1 直流电路的基本概念2.2 电压源和电流源的等效变换2.3 基尔霍夫定律的应用2.4 电路的简化方法2.5 电路的故障检测与排除第三章:交流电路分析3.1 交流电路的基本概念3.2 交流电的相位和频率3.3 交流电路的电阻、电抗和容抗3.4 交流电路的功率计算3.5 交流电路的谐振现象第四章:电子元器件4.1 电阻、电容和电感的作用及应用4.2 半导体器件的二极管和三极管4.3 晶体管放大电路的基本原理4.4 场效应晶体管和功率晶体管4.5 集成电路的基本概念与应用第五章:基本放大电路5.1 放大电路的基本原理5.2 放大电路的分类及特点5.3 放大电路的设计与调试5.4 放大电路的应用实例5.5 放大电路的故障检测与排除第六章:电源和稳压电路6.1 电源的分类及工作原理6.2 稳压电源的设计与应用6.3 电源滤波电路的作用与设计6.4 电源保护电路的设计与实现6.5 电源电路的故障检测与排除第七章:电动机及其控制7.1 电动机的分类和工作原理7.2 电动机的启动和制动方法7.3 电动机的保护与维修7.4 常用电动机控制电路的设计与实现7.5 电动机控制电路的故障检测与排除第八章:继电接触器控制系统8.1 继电器和接触器的原理与结构8.2 继电器和接触器控制系统的设计与实现8.3 常用继电器和接触器控制电路的应用实例8.4 继电器和接触器控制系统的故障检测与排除8.5 继电器和接触器控制系统的优化与改进第九章:数字电路基础9.1 数字电路的基本概念9.2 逻辑门电路的设计与实现9.3 逻辑电路的设计与分析9.4 数字电路的仿真与实验9.5 数字电路在电工电子技术中的应用第十章:数字电路应用实例10.1 数字电路在通信技术中的应用10.2 数字电路在计算机技术中的应用10.3 数字电路在测量技术中的应用10.4 数字电路在自动控制系统中的应用10.5 数字电路应用实例的故障检测与排除第十一章:传感器与信号处理11.1 传感器的分类与工作原理11.2 传感器的选用与安装11.3 信号处理电路的设计与实现11.4 信号调理电路的应用实例11.5 传感器与信号处理电路的故障检测与排除第十二章:电气控制与PLC编程12.1 电气控制系统的基本组成与原理12.2 继电器控制系统的设计与实现12.3 可编程逻辑控制器(PLC)的基本原理与应用12.4 PLC编程软件的使用与编程实践12.5 电气控制与PLC编程的故障检测与排除第十三章:变频器与调速控制13.1 变频器的工作原理与选用13.2 变频器控制电路的设计与实现13.3 电动机的变频调速技术13.4 变频器在工业应用中的案例分析13.5 变频器与调速控制系统的故障检测与排除第十四章:电力电子技术14.1 电力电子器件的原理与应用14.2 电力电子变换器的设计与实现14.3 电力电子技术在电力系统中的应用14.4 电力电子设备的故障与保护14.5 电力电子技术的未来发展趋势第十五章:电工电子项目的实践与创新15.1 电工电子项目的设计与实施流程15.2 项目实践中的安全注意事项15.3 创新性项目的选题与设计思路15.5 项目实践与创新的经验分享重点和难点解析第一章:电工电子技术基础重点:电流、电压和电阻的概念,欧姆定律的应用,电路的基本元件和基本连接方式。
电力电子控制系统仿真直流电动机开环调速系统的仿真大学论文

河南理工大学万方科技学院《电力电子及电机拖动控制系统的仿真》课程论文题目:直流电动机开环调速系统的仿真姓名:高尚昆班级:自动化1班学号:1316306115题目:直流电动机开环调速系统的仿真摘要:本文分析了开环控制直流调速系统的控制器与被控对象的控制现象,以及开环控制系统对被控对象的控制的问题。
同时给出解决减小扰动的控制方案。
MATLAB仿真在科学研究中的地位越来越高,如何利用MATLAB 仿真出理想的结果,关键在于如何准确的选择MATLAB的仿真。
本文就简单的开环直流调速系统的MATLAB仿真这个例子,通过对MATLAB的仿真,得到不同的仿真结果。
通过仿真结果的对比,对MATLAB的仿真进行研究。
从而总结出如何在仿真过程中对MATLAB的仿真做到最优选择。
一、选题意义及研究价值直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。
在20世纪60年代,随着晶闸管的出现,现代电力电子和控制理论、计算机的结合促进了电力传动控制技术研究和应用的繁荣。
晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。
尽管目前交流调速的迅速发展,交流调速技术越趋成熟,以及交流电动机的经济性和易维护性,使交流调速广泛受到用户的欢迎。
但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场,并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。
现在的直流和交流调速装置都是数字化的,使用的芯片和软件各有特点,但基本控制原理有其共性。
长期以来,仿真领域的研究重点是仿真模型的建立这一环节上,即在系统模型建立以后要设计一种算法。
以使系统模型等为计算机所接受,然后再编制成计算机程序,并在计算机上运行。
因此产生了各种仿真算法和仿真软件。
由于对模型建立和仿真实验研究较少,因此建模通常需要很长时间,同时仿真结果的分析也必须依赖有关专家,而对决策者缺乏直接的指导,这样就大大阻碍了仿真技术的推广应用。
MATLAB提供动态系统仿真工具Simulink,则是众多仿真软件中最强大、最优秀、最容易使用的一种。
电机控制技术-课件

1.2 电力传动系统运动方程
1.2.1 运动方程 一. 单轴电力拖动系统的运动方程
研究运动方程,以电动机的轴为研究对象,电动机 运行时的轴受力如图示。
电力拖动系统正方向的规定:先规定转速n的正方 向,然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向相同, 规定负载转矩的正方向与n的正方向相反。
生产机械转矩分为:摩擦阻力产生的和重力 作用产生的。
(3)恒功率负载:负载转矩与转速成反比。 (4)粘滞摩擦负载:负载转矩与转速成正比。
1.4 电力传动系统的机械特性
第 电动机机械特性:电动机的转速与转矩的关系。
一 电动机四象限运行状态:正向电动状态、反向电
章 动状态,正向制动状态、反向制动状态。
电动机固有机械特性: 电动机人为机械特性:
第II象限 第I象限 正向制动 正向电动
变压器
变电站
楼宇
照明 B
高压输电线
制冷 小型发电机 变压器
M
电力系统简单结构图
H/C 加 热
工厂
1.1 电力传动系统的发展
第 电力传动系统:以电动机为动力源,驱动各种设 一 备及电器的系统,以 完成一定的生产任务。 章 目前,电能的三分之二用于电力传动系统。
电力传动系统的基本结构:
概
述
电源
指令 控制设备
电动机 传动机构 生产机械
1.1 电力传动系统的发展
第 电力传动系统分类: 一 (1)按控制类型:调速系统、位置随动系统。调 章 速系统又分为直流调速和交流调速。
(2)按电动机类型:直流传动系统、交流传动 系统。
概 (3)按机组形式:单台传动系统、多机传动系 述 统。
(4)按运动方式:单向运转不可逆、双向运转 可逆传动系统 (5)按用途形式:主传动系统、辅助传动系统
职业中学电工电子全部课程教案

职业中学电工电子全部课程教案第一章:电工基础1.1 电流、电压和电阻的概念电流:电荷的定向移动形成电流,电流的单位是安培(A)。
电压:电压是电势差的绝对值,电压的单位是伏特(V)。
电阻:电阻是电流流过导体时受到的阻碍,电阻的单位是欧姆(Ω)。
1.2 欧姆定律欧姆定律:电流I等于电压U除以电阻R,即I = U/R。
应用欧姆定律计算电路中的电流、电压和电阻。
1.3 电路的基本元件电源:提供电能的装置,如电池、发电机。
导体:电流流过的路径,如电线、金属。
电阻器:限制电流流动的装置,如电阻、电位器。
开关:控制电路通断的装置。
第二章:电子技术基础2.1 半导体概念半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的材料,如硅、锗。
N型半导体:掺入五价元素(如磷)的半导体。
P型半导体:掺入三价元素(如硼)的半导体。
2.2 PN结PN结:P型半导体和N型半导体接触形成的结。
PN结的正向偏压和反向偏压特性。
2.3 二极管二极管:由PN结组成的半导体器件。
二极管的导通和截止条件。
二极管的应用:整流、滤波、稳压等。
第三章:基本电路分析方法3.1 基尔霍夫定律基尔霍夫电流定律:电路中任意节点进入电流之和等于离开电流之和。
基尔霍夫电压定律:电路中闭合回路电压降之和等于电源电压之和。
3.2 电路的简化串联电路:电流相同,电压相加。
并联电路:电压相同,电流相加。
3.3 交流电路分析交流电:电压和电流随时间变化的电信号。
交流电路的阻抗和相位。
第四章:电子测量与调试4.1 电子测量仪器示波器:显示电压随时间变化的图形。
多用电表:测量电压、电流、电阻等。
信号发生器:产生不同频率和幅度的信号。
4.2 电路调试方法测量电路中的电压、电流、电阻等参数。
故障诊断和修复。
4.3 安全操作规程遵守安全操作规程,防止触电和短路等事故。
第五章:实用电子电路设计5.1 设计原则和步骤确定电路功能和性能要求。
选择合适的元器件。
绘制电路原理图和PCB图。
5.2 常用电路设计实例放大电路:放大微弱信号。
电力电子、电机控制系统的建模及仿真(第1章)

2. 保存目前空白的设计 (File>Save As …),在File Name字段输入名称VoltageRegulator,在保存文件的时候需要注 意,文件的保存路径必须为英文路径,否则在文件再次打开时会出现错误。
3. 放置元器件 按图1-2所示在原理框图上放置元器件。
(5) 将鼠标放置在窗口空白处并单击鼠标右键,通过图1-9中的选项可以改变主窗口背景颜色。 第一项为彩色黑背景;第二项为彩色白背景;第三项为黑色白背景。用户可根据自己的习惯进行 修改。
5. 连接原理图 在完成元件布局并设定属性后,可以将元件用导线连接在一起。在两个端口间连线的最简
单的方法如下: (1) 将光标放在第一端口上面(以V_dc符号的顶部开始); (2) 单击鼠标左键; (3) 将光标放在第二个端口上(lm317的左侧端口); (4) 再次单击鼠标左键。 重复步骤(1)-(4),从而将每个元件符号连至相关部件,如图1-10所示。
图1-31参数设置对话框
3. 在Saber中设置输入输出接口 启动Sketch并打开power_window_control.ai_sch 文件,文件位于:Synopsys\B
-2008.09-SP1\Saber\lib\tool_model\Simulink2SaberRTWexport_Matlab2008a\po wer_window,如图1-32所示。
主要功能: • 1. 数值计算功能 • 2. 符号计算功能 • 3. 数据分析和可视 化功能 • 4. 文字处理功能 • 5. SIMULINK动态仿真功能
主要特点: • 1. 功能强大
含有40多个应用于不同领域的工具箱.
• 2. 界面有好
其指令表达方式与习惯上的数学表达 式非常接近。 • 3. 扩展性强
《电力电子电机控制系统仿真技术》洪乃刚第2章

Simulink仿真平台
2.2 模型库浏览器(Simulink Library ) Browser
2.2.1 Simulink模型库的打开 打开Simulink模型库的方法有如下几种: 在MATLAB窗口的工具栏上点击快捷键 在MATLAB的文本窗口中键入simulink 在Simulink窗口上点击快捷键
1. 建立模型 打开Simulink窗口和模型浏览器,将需要的典型环
节模块提取到仿真平台上,然后将平台上的模块一 一连接,形成仿真的系统模型。
一个完整的仿真模型应该至少包括一个源模块 (Sources)和一个输出模块(Sink) 2. 设置模块参数。 3. 设置仿真参数 4. 启动仿真 5. 观测仿真结果
2.1.1 Simulink环境的进入
2.1.1 Simulink环境的进入
从MATLAB窗口进入Simulink环境有几种方法 在MATLAB的菜单栏上选择File,在下拉菜单中的
New项下选中Model。 在MATLAB的工具栏上点击按钮 , 然后在打开
的模型库浏览窗口菜单上点击快捷键 。 在MATLAB的命令窗口中键入simulink后回车,然
模型库浏览器窗口之一
模型库浏览器窗口之二
2.2.2 模块的基本操作
一 模块的提取。 二 模块的复制和粘贴 三 模块的移动、放大和缩小 四 模块的转动 五 模块名的修改和移动 六 模块的参数设置 七 模块的删除和恢复 八 模块的连接
2.3 Simulink仿真步骤和模型建立 2.3.1块赋值
步骤3: 设置模型仿真参数
步骤4: 启动仿真并观察结果
点击快捷键 启动仿真
双击示波器模块打开示波器
2024版《电力电子技术》PPT课件

电力电子技术的定义与发展01020304定义晶闸管时代可控硅时代现代电力电子时代用于高压直流输电、无功补偿、有源滤波等,提高电力系统的稳定性和效率。
用于电动汽车、电动自行车、电梯等电机驱动系统,实现高效、节能的电机控制。
用于太阳能、风能等新能源发电系统,实现能源的高效利用和转换。
用于自动化生产线、机器人等工业设备,实现设备的精确控制和高效运行。
电力系统电机驱动新能源工业自动化数字化与智能化随着计算机技术和人工智能的发展,电力电子技术将实现数字化和智能化,提高系统的自适应能力和智能化水平。
高频化与高效化随着半导体材料和器件的发展,电力电子技术将实现更高频率和更高效率的电能转换。
绿色化与环保化随着环保意识的提高,电力电子技术将更加注重绿色、环保的设计理念,降低能耗和减少对环境的影响。
工作原理特点应用整流电路、续流电路等工作原理通过门极触发导通,无法自行关断特点耐压高、电流大、开关速度快应用直流电机调速、交流调压等工作原理特点应用工作原理特点应用逆变器、斩波器、电机驱动等工作原理特点应用工作原理开关速度快、耐压高、电流大、热稳定性好应用逆变器、斩波器、电机驱动等高端应用领域特点VS整流电路的作用整流电路的分类整流电路的工作原理整流电路的应用整流电路逆变电路逆变电路的作用逆变电路的分类逆变电路的工作原理逆变电路的应用直流-直流变流电路直流-直流变流电路的作用直流-直流变流电路的分类直流-直流变流电路的工作原理直流-直流变流电路的应用交流-交流变流电路交流-交流变流电路的作用交流-交流变流电路的工作原理A B C D交流-交流变流电路的分类交流-交流变流电路的应用电机驱动照明控制加热与焊接030201一般工业应用交通运输应用电动汽车驱动轨道交通牵引航空电源电力系统应用高压直流输电柔性交流输电通过电力电子技术可实现高压直流输电,减少输电损耗和占地面积。
智能电网风能发电通过电力电子技术可实现风能发电系统的变速恒频控制和并网运行。
(完整版)SVPWM仿真

SVPWM仿真与分析电压空间矢量控制技术是把逆变器和交流电动机视为一体,以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作,磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的。
把逆变器和交流电动机视为一体,以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作,磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的。
第一章SVPWM基本原理随着微电子技术、计算机控制技术以及电力电子技术的发展,正弦脉宽调制(SPWM)策略已广泛应用于交流变频调速系统中,但是SPWM方法不能充分利用馈电给逆变器的直流电压;SPWM是基于调节脉冲宽度和间隔来实现接近于正弦波的输出电流,但是仍会产生某些高次谐波分量,引起电机发热、转矩脉动甚至系统振荡;另外,SPWM适合模拟电路,不便于数字化实现。
在交流电机调速的磁通轨迹控制思想的基础上,发展产生了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法。
SVPWM物理概念清晰、算法简单且适合数字化实现,在输出电压或电机线圈电流中产生的谐波少,提高了对电压源逆变器直流供电电源的利用率。
1.13s/2s变换交流电动机三相对称绕组通以三相对称电流可以在电动机气隙中产生空间旋转的磁场,在功率不变的条件下,按磁动势相等的原则,三相对称绕组产生的空间旋转磁场可以用两相对称绕组来等效。
这就是矢量坐标变换中的三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换(简称3S/2S变换)。
如图1-1所示。
对三相电进行3S/2S变换,将u,u,u分解到u,u坐标轴上。
可有:abc a Pu=u一ucos60。
一ucos60。
a abcu-0u+ucos30。
一ucos30。
式i-iP abc整理可得:式1-2c图1-13S/2S 变换对于三相交流电u ,u ,u 有:abcu -U cos (®t )am<u -U cos (①t —120。
)b mu —U cos (®t +120。
) cm 将u ,u ,u 代入式1-2中,可得结果:abcu auPUcosmsin在进行3s/2s 变换时,希望得到等幅值变换,所以式1-2 式1-3式1-4中添加一个系数C=2/3。
电力电子、电机控制系统的建模及仿真(第3章)

端点类型转 换接口
( 1 ) 建立仿真模型 : 在Saber仿真平台上 ,
菜单栏中点击出现
Parts Gallery对话框,
在库中逐级打开元件库,选取合适的元器件将
其放置在仿真平台上。如图3-1所示。
图3-1 提取仿真元件
第3章 电力电子变流电路仿真
(2)元件参数设置 在进行电路仿真之前,需要合理设置电路中各元件的参数,各元 件属性设置如表3-2所示。
表3-6 元件属性
元件名称 电源
控制源时钟信号1
控制源时钟信号2
电阻 输入输出端口
属性名 amplitude (幅值) frequence (频率) initial (初始值) pulse (脉冲值)
period (周期) tr (上升时间) tf (下降时间) width (脉冲宽度) start_delay (触发延迟) initial (初始值) pulse (脉冲值) period (周期) tr (上升时间) tf (下降时间) width (脉冲宽度) start_delay (触发延迟) rnom (阻值) Name(端口名称)
值 310 50
0 -120 120
0 1 20m 1u 1u 1m 1.667m 20m/3+1.667m 40m/3+1.667m
仿真结果如图3-20所示。图中包含三相 驱动信号、三相电压源波形、负载电压波形 及流过晶闸管的电流波形。
图3-19 共阴极三相半波可控整流电路
元件参数设置如表3-8所示,三相电源幅 值及频率均相同,只是相位不同;三相控制 信号只是触发延迟不同,其余参数均相同。
同样设置触发角为30°其它参数不变如 图3-11所示。
图3-10 单相半波可控整流电路仿真模型
第7章 事件管理器

4.连续增/减计数模式
此种模式与定向的增/减计数模式一样,但是在本模式 下,引脚TDIRA/B的状态对计数的方向没有影响。 定时器的计数方向仅在定时器的值达到周期寄存器的 值时(或FFFFh,如果初始定时器的值大于周期寄存器 的值),才从递增计数变为减计数。定时器的计数方向 仅当计数器的值为0时才从减计数变为增计数。如图7-
742Eh
742Fh
EVAIMRC
EVAIFRA
EVA的中断屏蔽寄存器C
EVA的中断标志寄存器A
7430h
7431h
EVAIFRB
EVAIFRC
EVA的中断标志寄存器B
EVA的中断标志寄存器C
7.1.5 EV中断响应过程 事件管理器中断总共分三组,每组均分配一个CPU中断
(INT2,3或4)。
因为每组中断均有多个中断源,所以CPU中断请求通过
比较单元1输出2
比较单元2输出1 比较单元2输出2 比较单元3输出1 比较单元3输出2 定时器1比较/PWM输出 定时器2比较/PWM输出 EVA定时器的外部时钟输入 EVA定时器的计数方向输入
PWM8
PWM9 PWM10 PWM11 PWM12 T3CMP/T3PWM T4CMP/T4PWM TCLKINB TDIRB
捕捉控制寄存器A
捕捉FIFO状态寄存器A 两级深度的捕捉FIFO堆栈1 两级深度的捕捉FIFO堆栈2 两级深度的捕捉FIFO堆栈3 FIFO堆栈的底部寄存器,允许 读取最近的捕捉值
7429h
《电力电子电机控制系统仿真技术》洪乃刚第3章

vak
g m
Demux Scope 2
Mean Val ue
Scope 5
a
k
+
i -
id
In Mean
Ud
VT
Current Measurement
Scope 3 Scope 6 Mean Val ue1
+
+ v
us
-
Seri es RLC Branch Scope 7
-
v
ur ud Scope 4
100
0 -100 -200
-300
0
0.02
0.04
0.06 t / s
0.08
0.1
0.12
3.4.3 三相桥式整流电路仿真
220V
g +
ua
A
ud Series RLC Branch
B
id
-
ub
C
uab Universal Bridge uc 7
+ v -
ab
+ v -
30 Constant
单 位 欧姆 Ω 亨利 H
备 注
Detailed T hyristor
正向电压
Vf
伏特 V 安培 A 秒 s
安培 A 欧姆 Ω 法拉 F
擎住电流 I1 关断时间 tq
初始电流 缓冲电阻 缓冲电容 Ic Rs Cs
普通模型 没有
3.1.3 可关断晶闸管模型(GTO)
g a m k
可关断晶闸管 参数名 导通电阻 Ron 内部电感 Lon
id / A
200 id 0 -200 -400
0
0.01
《电力电子电机控制系统仿真技术》洪乃刚第4章

qs Ls iqs Lm iqr ds Ls ids Lm iqr Lr iqr Lm iqs qr Lr idr Lm ids dr
Ls Lls Lm Llr Lm Lr
电磁转矩
Te 1.5 p( ds iqs qs ids )
T hree-Phase T ransformer (T hree Wi ndi ngs)
连接符号 Y Yn Yg Δ 11 Δ1
三相绕组连接 星形接法,无中线 星形连接,带中性点的连接端 星形联接,中点在模型内接地 三角形连接,电压相位领先Y接30° 三角形连接,电压相位滞后Y接30°
三相变压器(3绕组)对话框
S3
IM VM AC
+ v -
IM1
+ v -
RL S1
S
1
2
VM1
Clock
S4
V
S5
PQ
I
S6 f(u) S8 Fcn
Active & Reactive Power
变压器电路模型
模型参数
设置仿真算法为ode45,仿真时间为0.1秒
400 u1
u1 / V, i1 / A
原边电压 和电流
200 0 -200 -400 i1
饱和特性 磁化电流i1、磁通phi (线性变压器没有) (i1 phi1; i2 phi2;…) 磁阻和剩磁通 (线性变压器没有) Rm phi0
标幺值(pu) 标幺值(pu)
变压器磁化曲线
磁化曲线的折点是以与折点对应的磁化电 流i和磁通phi值依次输入,在电流和磁通间加空 格,在两组电流和磁通间以“;”分隔。
二 二相坐标系上的异步电机方程
电路电力电子系统电气控制模拟仿真新工具——PLECS工具箱

提纲引言 (1)绪论 (1)PLECS工具箱 (4)优势 (6)应用领域 (7)客户 (8)竞争产品 (9)使用许可 (10)升级维护 (11)交货 (12)未来产品 (13)引言电气系统的仿真通常采用MATLAB或者SPICE软件,但他们都有各自的缺点。
PLECS是一个运行于Simulink环境下的工具箱,适用于电气系统的仿真。
当被仿真的系统既含有电路部分,又含有复杂的控制方案时,PLECS提供了一个简便的仿真手段。
绪论随着科学技术、仿真理论及计算机的不断发展,仿真技术在不断的提高,在如今的科学研究中,仿真技术大大提高了科学研究水平,缩短了科学研究周期、降低了科学研究成本及风险、促进了各不同领域学科间的融合、加速了科研成果转化为生产力。
现在,越来越多的技术人员采用计算机来对电气系统来进行仿真。
当前适用于电气系统的仿真软件广义上可以分为两大类:电路仿真软件和系统仿真软件。
电路仿真软件以SPICE和SABER为代表。
当技术人员使用这类仿真软件来对电气系统进行仿真时,必须在仿真环境中描述各个电气元件和各个元件之间的电气连接。
对此,人们通常采用网络表(net list)来描述电气系统,或者在仿真软件中绘制电路图来描述电气系统。
仿真软件将以等效的数学模型对电路进行仿真。
虽然使用这类软件可以很方便地对只包含电子电路的电气系统进行仿真,但是这类软件不适用于仿真含有复杂控制结构的电气系统。
系统仿真软件以MA TLAB为代表。
它在科学研究特别是电子信息科学中有着极为广泛的应用。
它的典型使用包括:(1) 数学和计算;(2) 运算法则;(3) 建模、仿真;(4) 数据分析、研究等等。
它的特点在于其强大的矩阵计算能力和丰富的工具箱。
使用系统仿真软件时,电气系统必须采用相应的微分方程或代数方程来描述。
当已知系统的传递函数时,使用系统仿真软件进行仿真是十分方便的。
但是当被仿真的系统含有电路部分,仿真就变得十分困难。
因为如果电路部分以简化的传递函数来表示,则很多细节会被忽略。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
式中
为转子旋转的角频率 2f
设
u a U s sin 1t , u b U s sin(1t
2 2 ) , u c U s u d sin(1t ) 3 3
将 ua , ub , uc 代入式6.11得
u d U s cos(1 )t U s cos r t u q U s sin(1 )t U s sin r t u0 0
(7.19) (7.20)
函数运算模块ws*根据定子电流的励磁分量和转 矩分量计算转差(ωs=i1t/ Tr i1m),ωS与转子 频率ω相加得到定子频率ω1 ,再经积分器得到定 子电压矢量的转角θ(theta)并计算sin、cos。 dq0/abc模块将二相电压信号变换为三相PWM调 制信号,
7.3.3 模型仿真结果
TL
g + Tm A m B C C B is_abc m phis_qd wm Te
Machines Demux
ir_abc phir_qd
irabc
Demux isABC XY Graph
DC 510v
A
Demux XY Graph1
inverter
Asynchronous Machine SI Units
7.2.3转子磁链模型仿真 一 转子磁链观察建模
° ´ ת ×Ó´ ÅÁ´ ¶ ¨ Ï ò ת ×Ó´ ÅÁ´ µç Á÷ Ä£ÐÍ
iabc wr + v psir
psir1
DC 510v
+ pulses A B C A B m is_abc C phir_qd
sqrt(u[1]^2+u[2]^2) Fcn
电流模型 50Hz 调制度 0.9
0.7 0.8 0.9 1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
电压模型 50Hz 调制度 0.9
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
7.3 转差频率控制异步电动机 矢量控制系统建模和仿真 7.3.1 转差频率控制原理
转差频率控制的矢量控制系统仿真模型
dq0_to_abc Transformation
二 坐标系变换模块的使用
观察三相电压经3s/2s和3s/2r变换及其反变换的波形, 三相电压为220V 50HZ。
ua uabc1 ub 3s/2s,3s/2r
abc dq0 sin_cos
ualph Demux ubata
uc 2*pi*f w* t Clock t Product sin sin 2s/3s,2r/3s cos cos
计算转子磁链ψr
由矢量控制方程计算转子磁链ψr
7.2.2 转子磁链的电压模型
r r
Lr [ (u s Rs is )dt Ls is ] Lm Lr [ (u s Rs is )dt Ls is ] Lm
(7.17) (7.18)
L2 式中: 漏磁系数=1- m Ls Lr
定子绕组自感 转子绕组自感 漏磁系数 Ls= Lm+ Lls=0.069+0.002=0.071h, Lr= Lm+ Llr=0.069+0.002=0.071 h;
L2 1 m 0.056 Ls L r
Lr 0.071 Tr 0.087 R r 0.816
转子时间常数
1 0.8 0.6 ת ×Ó´ ÅÁ´ µ ç Á÷ Ä£ ÐÍ 0.4 0.2 0 ¼ì ² â µ ¥ Ôª
1500
n / rpm
1000
500
转速 响应
0 0.2 0.4 t / s 0.6 0.8 1
0
400 300
200 100 0
逆变器 调制频 率ω1
0 0.2 0.4 t / s 0.6 0.8 1
1 ud 2 id D*Ls Rs 1 s Lr/Lm 1 psir-d
D*Ls
Lr/Lm
2 psir-q
4 iq 3 uq
Rs
1 s
二 转子磁链模型仿真
例7.2 转子磁链模型的计算参数设置如下: 电动机参数: 380V 50HZ 二对极, Rs=0.435 Ω Lls=0.002 h,Rr=0.816 Ω Llr=0.002 h,Lm=0.069h,J=0.19 kg.m2。逆 变器直流电源510V。
0
7.1.2 坐标系变换模块和使用 一 坐标系变换模块
abc dq0 sin_cos
abc_to_dq0 Transformation
dq0 abc sin_cos
模块的abc端输入或输出 三相信号,dq0端输入或输 出二相信号和0轴信号,这 些信号可以是电压,电流或 磁链。 Sin-cos端输入坐标轴旋转 角的正弦和余弦信号。
第7章 交流电动机矢量控制系统仿真
交流电动机动态控制需要建立电机的动态 数学模型,Simulink中的交流电动机模型就是 建立在矢量坐标变换基础上的动态模型,在矢 量控制系统中坐标变换和磁链观察都是矢量控 制系统的重要方面。本章首先介绍Simulink中 的坐标变换模块和磁链观察器建模的方法,然 后介绍矢量控制系统的建模和仿真。
r r
1 ( Lm i s Tr r ) Tr p 1 1 ( Lm i s Tr r ) Tr p 1 Rr
(7.12) (7.13)
L 式中: Tr r
转子电磁时间常数
Te n P
Lm ist r Lr
(7.14) (旋转坐标系)
im 1 iabc
abc sin_cos dq0 Demux
Lm Gain1
1 Tr.s+1 Transfer Fcn1
1 psir
it
abc_to_dq0 2 sincos
sin Lm*u[1]/(u[2]*Tr+1e-3) Fcn1 2 wr 1 Gain2 2 Gain3 1 s Integrator1 cos
在二相旋转坐标系上 Us 电压幅值为 频率为 (7.2)
fr fs f
0 0
二 .二相→三相的坐标变换关系,即dq0abc transformation模块的表达式为:
u a u d sin t u q cost u 0 2 2 u b u d sin(t ) u q cos(t ) u0 3 3 (7.4) 2 2 u c u d sin(t ) u q cos(t ) u0 3 3 在图7.1中三相静止坐标系与二相静止坐标系 的夹角= dt ,令dq坐标系的旋转速度 0, 初始角 0 0 ,则dq坐标系就和二相静止坐标系重 合,因此在式7.1和式7.4中令 0 ,式7.1就是 3s/2s的变换,式7.4就是2s /3s的变换。
G5 G5
n
dq0 abc sin_cos
G3 G3
Signal(s)
Pulses
im* PWM Generator 5.2 Um* f(u) it* Saturation Ut*
Te
dq0_to_abc
G1 G1 n*
0
f(u) du/dt Derivative
1 s Integrator
G2 G2
Lm ist Tr r
r
Lm ism Tr p 1
二 按转子磁链定向二相旋转坐标系上的 转子磁链电流模型
(7.16)
由异步电机的矢量控制方程式:
Lm Te n P ist r Lr Lm ist s Tr r Lm r ism Tr p 1 (7.14) (7.15) (7.16)
7.2 异步电动机磁链观察 异步电动机定子绕组输入的电流包 含转矩分量和励磁分量两部分,对电 机磁场控制,需要知道磁场的大小和 位置,由于受到技术条件的限制,磁 场一般采用计算的方法,即采用磁链 模型进行观测。本节通过建立磁链模 型,观察磁链计算的效果。
7.2.1转子磁链观察的电流模型
一 在二相静止坐标系上的转子磁链电流模型
dq0 abc sin_cos
abc_to_dq0 Transformation u1
u0
uabc2
dq0_to_abc Transformation
(1) 3s/2s变换
设定三相源ua,ub,uc参数,50 Hz,初始相位0。 角频率给定w*模块,f = 0,这意味着d-q坐标系 的d轴与静止坐标系A轴重合,d-q坐标系不旋转, 这时d-q坐标系蜕化为静止的α-β坐标系,abc-todq0模块现在进行的是3s/2s变换。启动仿真得到 波形
1 2f s
一 三相→二相的坐标变换,即abc-todq0 Transformation模块的表达式为:
2 2 2 u d [u a sin t u b sin(t ) u c sin(t )] 3 3 3 2 2 2 (7.1) u q [u a cost u b cos(t ) u c cos(t )] 3 3 3 1 u 0 (u a u b u c ) 3
400 200 0 -200 -400 400 u(alph) u(be)ta
u(alph),u(beta) / V
0 0.01 0.02 0.03 t/s 0.04 0.05
ua,ub,uc / V
200 0 -200 -400
0
0.01
0.02 0.03 t/s
0.04
0.05
(2)3s/2r变换 设定三相源ua,ub,uc参数,50 Hz,初始相 位0。 角频率给定w*模块 f = 50 Hz,
psir
m_SI
wm
inverter