【正文】 Ud ? （ 51） 式中 dU 為直流輸出電壓， 2U 為交流電壓有效值。 else sys=。 end if ((m3*T/4)amp。 end if ((mT/4)amp。 % 周期 m=rem(u(3),T)。 function sys=mdlDerivatives(t,x,u) sys = []。 % at least one sample time is needed sys = simsizes(sizes)。 = 1。,num2str(flag)])。 case 4, sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)。利用 S函數(shù) 、編寫的 A相脈沖生成 程序如下： function [sys,x0,str,ts] = anglewave(t,x,u,flag,A,freq) % A 載波峰值 freq 載波頻率 switch flag, case 0, [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes。39。V? 和 39。通常三相的三角波載波是公用的，三相正弦調(diào)制波的相 位依次相差 120176。可以看出，用這種規(guī)則采樣法所得到的脈沖寬度和用自然采樣法所得到的脈沖寬度非常接近。 因而在工程實際上應(yīng)用不多 [8]。這種生成 SPWM 波的方法稱作自然采樣法。在交點時刻對功率開關(guān)器件的通斷進行控制，這樣就可得到 SPWM 波形。在輸出頻率的低頻段采用較高的載波比，以使載波頻率不致過低而對負載產(chǎn)生不利影響。 當變換器輸出頻率很低時，因為在半周期內(nèi)輸出脈沖的數(shù)目是固定的，所以由 SPWM調(diào)制而產(chǎn)生的諧波頻率也相應(yīng)降低。因此，在采用異步調(diào)制方式時的高頻段，希望盡量提高載波頻率。在調(diào)制信號的半個周期內(nèi)，輸出脈沖的個數(shù)不固定，脈沖相位也不固定，正負半周期的脈沖不對稱 [8]。另外，開關(guān)瞬間電壓或電流的急劇變化形成很大的或，會產(chǎn)生強的電磁干擾；高、還會在線路和器件的分布電容和電感上引起沖擊電流和 尖峰電壓。 關(guān)于 SPWM 的開關(guān)頻率 SPWM 調(diào)制后的信號中除了含有調(diào)制信號和頻率很高的載波頻率及載波倍頻附近的頻率分量之外，幾乎不含其它諧波，特別是接近基波的低次諧波。 陜西科技大學畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 18 圖 45 三相橋式 PWM逆變器 圖 46 三相 PWM波形 SPWM 的優(yōu)點 (1)在一個可控功率級內(nèi)調(diào)頻、調(diào)壓，簡化了主電路和控制電路的結(jié)構(gòu)，使裝置的體積異步電動機ＳＰＷＭ變頻調(diào)速原理與仿真分析 19 小、重量輕、造價低。 控制方式，具體為： (1)每橋臂導(dǎo)電 180176。但實際上為了防止上、下兩個臂直通而造成短路，在給一個臂施加關(guān)斷信號后，再延遲時間，才給另一個臂施加導(dǎo)通信號。 U、 V 和 W 三相的 SPWM 的控制通常公用一個三角波載波信號，用三個相位互差 120176。如圖 44 所示。 要改變等效輸出正弦波的幅值時，只需要按照統(tǒng)一比例系數(shù)改變上述各脈沖的寬度即可。當窄脈沖變?yōu)閳D 41(d)所示的單位脈沖函數(shù)時，系統(tǒng)的響應(yīng)則變?yōu)槊}沖過渡函數(shù) [8]。它表明，慣性系統(tǒng)的輸出響應(yīng)主要取決于系統(tǒng)的沖量，即窄脈沖的面積，而與窄脈沖的形狀無關(guān) 。頻率很低時 ， maxeT 太小將限制電機的帶載能力，采用定子壓降補償，適當?shù)靥岣唠妷?sU ，可以增強帶載能力，見 下 圖 。它們和直流他勵電機變壓調(diào)速時的情況基本相似。 1213 ??? ?sfTe ?陜西科技大學畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 14 在基頻以下須采用恒壓頻比控制。1133lrlsrsrsprrpmmeLLsRRsRUnsRInPT????? ? ? ? 239。21239。rR ，則 （ 36） 即 s 接近于 1時轉(zhuǎn)矩近似與 s 成反比，這時， 是對稱于原點的一段雙曲線。 異步電動機電壓 －頻率協(xié)調(diào)控制時的機械特性 異步電機在恒壓恒頻正弦波供電時的機械特性方程式 異步電動機ＳＰＷＭ變頻調(diào)速原理與仿真分析 13 ? ?? ? sLLRs RUnT lrlss rspe 113 239。這時，需要人為地把電壓 sU 抬高一些，以便近似地補償定子壓降。 由式（ 31）可知，只要控制好 gE 和 1f 便可達到控制磁通 m? 的目的，對 此，需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況。目前這種調(diào)速方法應(yīng)用很廣。了解這個模板文件的最好方陜西科技大學畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 10 式莫過于直接打開看看其代碼。編寫 M文件 S函數(shù)時，推薦使用 S函數(shù)模板文件 。 M文件 S函數(shù)和 前面 所介紹的 S函數(shù)仿真流程是一致的。 （ 4） 更新狀態(tài)：此例程在每個步長處都要執(zhí)行一次，可以在這個例程中添加每一個仿真步都需要更新的內(nèi)容，例如離散狀態(tài)的更新。 ③ 設(shè)置采樣時間。S函數(shù)的仿真流程也包括初始化階段和運行階段兩個階段。這是通過 mdlUpdate例程完成的，并將結(jié)果返回供求解器在下一步時使用。狀態(tài)向量的一階導(dǎo)數(shù)是狀態(tài) x、輸 入 u和時間 t的函數(shù)。 S函數(shù)的輸入變量 u的維數(shù)決定于驅(qū)動 S函數(shù)模塊的輸入信號的維數(shù)。 Simulink 在每一個采樣點 調(diào)用 mdlOutput 和 mdlUpdate例程。 陜西科技大學畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 8 表 21 S函數(shù)例程 S函數(shù)仿真例程仿真階段 S函數(shù)仿真階段 mdlGetTimeofNextVarHit 計算下一個采樣點 mdlInitialization 初始化 mdlUpdate 更新離散狀態(tài) mdlOutput 計算輸出 mdlTerminate 結(jié)束仿真 mdlDerivatives 計算導(dǎo)數(shù) S函數(shù)仿真例程仿真階段 mdlInitialization 初始化 mdlGetTimeofNextVarHit 計算下一個采樣點 mdlOutput 計算輸出 mdlUpdate 更新離散狀態(tài) mdlDerivatives 計算導(dǎo)數(shù) （ 2） 直接饋通（ Direct feedthrough）直接饋通意味著輸出或可變采樣時間與輸入直接相 關(guān)。 （ 2） 在動態(tài)系統(tǒng)的 Simulink模型框圖中添加 Sfunction模塊，并進行正確的設(shè)置。 Tables模塊庫中的Sfunction模塊來使用 S函數(shù)； Sfunction模塊是一個單輸入單輸出的系統(tǒng)模塊，如果有多個輸入與多個輸出信號，可以使用 Mux模塊與 Demux模塊對信號進行組合和分離操作。 （ 7） 擴展 Simulink功能。 （ 3） 采用非圖形化的方法實現(xiàn)一個動態(tài)系統(tǒng)。 S函數(shù)作為與其他語言相結(jié)合的接口，可以使用這個語言所提供的強大能力。 電力系統(tǒng)仿真工 具箱主要包括電源模塊庫、電力元件模塊庫、電力電子元件模塊庫、電機模塊庫、測量模塊庫、應(yīng)用模塊庫、特別模塊庫 以及電氣系統(tǒng)仿真分析的圖形用戶接口 [3]。 Simulink公共模塊庫共包含 14個模塊庫 。 (5) 輸出仿真結(jié)果。 陜西科技大學畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 6 仿真過程 在已知系統(tǒng)數(shù)學模型 或系統(tǒng)框圖的情況下，利用 Simulink 進行建模仿真的基本步驟 如下： (1)啟動 Simulink ，打開 Simulink 庫瀏覽器。 Subsystems（接口與子系統(tǒng)）模塊庫、 Signal Attributes（信號屬性）模塊庫、 Signal Routing（信號路由）模塊庫、 Sink（輸出）模塊庫、 Sources（信號源）模塊庫、 UserDefined Function（用戶自定義）模塊庫、 Additional Math amp。 （ 2） 單擊 MATLAB 主窗口 左下角的【 Start】 按鈕，在彈出的快捷菜單中選擇 【 Simulink】/ 【 Library Browser】 命令。 Simulink 具有適用性廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理等復(fù)雜系統(tǒng)的方針和設(shè)計。 異步電動機ＳＰＷＭ變頻調(diào)速原理與仿真分析 5 2 Siulink 仿真基礎(chǔ) Simulink 簡介 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一， Math Works 公司在 1993 年推出 MATLAB 時推出了 Simulink 。 同步電動機調(diào)速的基本類型 同步電機沒有轉(zhuǎn)差，也就沒有轉(zhuǎn)差功率，所以同步電機調(diào)速系統(tǒng)只能是轉(zhuǎn)差功率不變型（恒等 于 0 ）的，而同步電機轉(zhuǎn)子極對數(shù)又是固定的，因此只能靠變壓變頻調(diào)速，沒有像異步電機那樣的多種調(diào)速方法 。無論是饋出還是饋入的轉(zhuǎn)差功率，扣除變流裝置本身的損耗后，最終都轉(zhuǎn)化成有用的功率， 因此這類系統(tǒng)的效率較高，但要增加一些設(shè)備。 （ 1） 轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng) 這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率 都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，上述的第①、②、③三種調(diào)速方法都屬于這一類。 本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場合。 本方法適合于風機、水泵及軋鋼機、礦井提升機、擠壓機上使用。 本方法適用于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，如金屬切削機床、升降機、起重設(shè)備、風機、水泵等。串入的電阻越大，電動機的轉(zhuǎn)速越低。當電樞隨拖動電動機旋轉(zhuǎn)時，由于電樞與磁極間相對運動，因而使電樞感應(yīng)產(chǎn)生渦流，此渦流與磁通相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動有磁極的轉(zhuǎn)子按同一方 向旋轉(zhuǎn)，但其轉(zhuǎn)速恒低于電樞的轉(zhuǎn)速 N1，這是一種轉(zhuǎn)差調(diào)速方式，變動轉(zhuǎn)差離合器的直流勵磁電流，便可改變離合器的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 電磁轉(zhuǎn)差離合器由電樞、磁極和勵磁繞組三部分組成。調(diào)壓調(diào)速的特點： 調(diào)壓調(diào)速線路簡單，易實現(xiàn)自動控制； 調(diào)壓過程中轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式消耗在轉(zhuǎn)子電阻中，效率較低。 交流調(diào)速系統(tǒng)的基本類型 交流 電動機有異步電動機和同步電動機兩大類，每類電動機又有不同類型的調(diào)速方法。其后，又陸續(xù)提出了直接轉(zhuǎn)矩控制和解耦控制等方法，形成了一系列可以與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美的高性能交流調(diào)速系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。而且風機和水泵對調(diào)速范圍和動態(tài)性能的要求都不是很高，只要有一般的調(diào)速性能就足夠了。于是交流可調(diào)傳動取代直流傳動的呼聲越來越高，交流傳動控制系統(tǒng)已經(jīng)成為電氣傳動控制的主要發(fā)展方向。s simulation model has been constructed by using the MATLAB/SIMULINK analizing the results of simulation,the feasibility of the regular sample law is given out. This model mainly uses the S function analogue natural sampling law and the regular sampling method control rule and construct inverter and machine ,this model can simulate the real system and realize the frequency conversion velocity modulation function. The simulation results is given out in this paper, though analizing the simulation results and constrasting the difference of the control performance of natural sampling law and regular sampling,the application feasibility of the regular sampling law in the project has been obtained. KEYWORDS: SPWM ,aynchronous motor,MATLAB,simulation, regular sampling law, ntural sampling law III 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................... I ABSTRACT ...................