交流调速系统的Matlab仿真课件

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 （Squirrel-cage）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。
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/P ower Electronics/Universa l 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
交流调速系 统的
Matlab仿 真PPT讲座
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/As ynchronous Machine pu Units， 另一个是国际单位制，路径为 SimPowerSystems/Machines/As ynchronous 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。 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。
ห้องสมุดไป่ตู้
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/Ex tra 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。
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
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 主电路是由三相对称电源、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。
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。
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/Multimet er），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。
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。
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]。
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/Machi nes/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。