【正文】 ，使其偏離正弦波。 在 SPWM 變換器中，使用最多的是三相橋式逆變器。 圖 42 畫出了一正弦波的正半波，并將其劃分為 k 等分 (圖中 k ＝ 7)。1???????????sperUsnTRs? ?239。 （ 37） 帶負載時的轉速降落為 （ 38） 在式（ 65）所表示的機械特性近似直線段上，可以 導出 （ 39） 由此可見，當 1?sU 為恒值時，對于同一轉矩 Te ， s?1 是基本不變的，因而 ?n 也是基本不變的。239。21 ???????????? ??? （ 33） 定子電壓 sU 和電源角頻率 1? 恒定時，可以改寫成如下形式： （ 34） 當 s 很小時，可忽略上式分母中含 s 各項，則 （ 35） 也就是說，當 s 很小時，轉矩近似與 s 成正比，機械特性是一段直線，見圖 33。 然而，繞組中的感應電動勢是難以直接控制的，當電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認為定子相電壓 ，則得 (33) 這是恒壓頻比的控制方式 。 異步電動機ＳＰＷＭ變頻調速原理與仿真分析 11 3 異步電 動 機變壓變頻調速系統(tǒng) [8] 概述 異步電機的變壓變頻調速系統(tǒng)一般簡稱為變頻調速系統(tǒng)。 圖 25給出了各仿真階段的標志值、變量值及其對應仿真例程。 （ 2） 計算下一個采樣時間點：只有在使用變步長求解器進行仿真時，才需要計算下一個采樣時間點，即計算下一步的仿真步長。輸出值是狀態(tài)、輸入和時間的函數。它的以下幾個例程函數清楚地體現了狀態(tài)空間所描述的特性。 b） 系統(tǒng)是一個變采樣時間系統(tǒng)（ variable sampletimtiem seys=tem(n）180。創(chuàng)建 S函數源文件有多種方法，當然用戶可以按照 S函數的語法格式自行書寫每一行代碼，但是這樣做容易出錯且麻煩。 （ 5） 可以與已有的代碼相結合進行仿真。用戶可以采用 MATLAB代碼，異步電動機ＳＰＷＭ變頻調速原理與仿真分析 7 C， C++， FORTRAM或 Ada等語言編寫 S函數。 Simulink的模塊庫能夠對系統(tǒng)模塊進行有效的管理與組織，使用 Simulink模塊庫瀏覽器可 以按照類型選擇合適的系統(tǒng)模塊、獲得系統(tǒng)模塊的簡單描述以及查找系統(tǒng)模塊等，并且可以直接將模塊庫中的模塊拖動或者拷貝到用戶的系統(tǒng)模型中以構建動態(tài)系統(tǒng)模型 。 單擊 Simulink 庫瀏覽左側子模塊庫標題，在庫右側顯示該庫所有模塊。 Simulink 啟動 啟動 MATLAB 軟件之后，可以通過 3種方式打開 Simulink 工具箱。 自控變頻調速 利用轉子磁極位置的檢測信號來控制變壓變頻裝置換相，類似于直流電機中電刷和換向器的作用，因此有時又稱作無換向器電機調速，或無刷直流電機調速?？墒沁@類系統(tǒng)結構簡單，設備成本最低，所以還有一定的應用價值 。變頻調速系統(tǒng)主要設備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流－直流－交流變頻器和交流－交流變頻器兩大類，目前國內大都使用交－直－交變頻器。屬有級調速，機械特性較軟。電樞與電動機轉子同軸聯(lián)接稱主動部分，由電動機帶動；磁極用聯(lián)軸節(jié)與負載軸對接稱從動部分。 （ 1）調壓調速的主要裝置是一個能提供電壓變化的電源，目前常用的調壓方式有串聯(lián)飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調壓等幾種。 （ 2） 高性能的交流調速系統(tǒng) 和伺服系統(tǒng) 由于交流電動機的電磁轉矩 難以像直流電動機那樣通過電樞電流施行靈活的控制，交流調速系統(tǒng)的性能在一段時期內趕不上直流調速系統(tǒng)。直到 20世紀 60、 70 年代，隨著電力電子技術的發(fā)展，采用電力電子變流器的交流傳動系統(tǒng)得以實現，特別是大規(guī)模集成電路和計算機控制的出現，使高性能交流調速系統(tǒng)應運而生，交直流傳動按調速性能分工的格局終于被打破了。 該模型 主要利用 S函數模擬自然采樣法和規(guī)則采樣法的控制規(guī)則并應用電力系統(tǒng)工具箱構建逆變橋和電機， 能夠比較好的模擬真實的系統(tǒng) 并 實現變頻調速的功能。據統(tǒng)計，在 2021 年的世界可調電氣傳動產品中，交流傳動已占 2/3 以上。 （ 3） 特大容量、極高轉速的交流調 速 直流電動機的換向能力限制了它容量轉速積不超過 106 kW 調壓調速一般適用于 100KW 以下的生產機械。電磁調速電動機的調速特點： 裝置結構及控制線路簡單、運行可靠、維修方便； 調速平滑、無級調速； 對電網無諧影響； 速度失大、效率低。 （ 5） 串級調速是指繞線式電動機轉子回路中串入可調節(jié)的附加電勢來改變 電動機的轉差，達到調速的目的。 按照交流異步電機的原理，從定子傳 入轉子的電磁功率 mP 可分成兩部分：一部分是拖動負載的有效功率，稱作機械功率 （ mmech PsP )1( ?? ） ；另一部分是傳輸給轉子電路的轉差功率，與轉差率 s 成正比 ( ss sPP? )。 （ 3） 轉差功率不變型調速系統(tǒng) 在這類系統(tǒng)中，轉差功率只有轉子銅損，而且無論轉速高低，轉差功率基本不變，因此效率更高，上述的第⑤、⑥兩種調速方法屬于此類。至 2021 年 3 月 1 日， Math Works 公司 已推出最新版本的 MATLAB R2021a ，同時還推出了最新版本的 Simulink 。 （ 3） 單擊 MATLAB 主窗口 工具欄中的 工具。 (2) 建立空白模型窗口。它們分別為：常用模塊庫、連續(xù)系統(tǒng)模塊庫、非連續(xù)系統(tǒng)模塊庫、離散系統(tǒng)模塊庫、邏輯與位操作模塊庫、表格查詢模塊庫、數學操作模塊庫、端口與子系統(tǒng)模塊庫、信號屬性操作模塊庫、信號路由模塊庫、接收模塊庫、信號源模塊庫、 用戶自定義模塊庫附加數據及離散系統(tǒng)模塊庫等 [16]。例如，MATLAB語言編寫的 S函數可以充分利用 MATLAB所提供的豐富資源，方便地調用各種工具箱函數和圖形函數；使用 C語言編寫的 S函數則可以實現對操作系統(tǒng)的訪問，如實現與其它進程的通信和同步等。 M文件 S函數可以擴展圖形能力， C MEX S函數可以提供與操作系統(tǒng)的接口。 （ 3） 在 Simulink模型框圖中按照定義好的功能連接輸入輸出端口。對于連續(xù)時間系統(tǒng)采樣時間和偏移量的值應該設置為 零。在 S函數中，狀態(tài)的一階導數是在 mdlDerivatives例程中計算的，并將結果返回供求解器積分。 （ 1） 初始化：在仿真 開始前， Simulink在這個階段初始化 S函數。 （ 5） 數值積分：用于連續(xù)狀態(tài)的求解和非采樣過零點 。這個文件包含了一個完整的 M文件 S函數，它包含 1個主函數和 6個子函數。 變壓變頻調速 的基本控制方式 在進行電機調速時，常須考慮的一個重要因素是：希望保持電機中每極磁通量 m? 為額定值不變。 常值?1fUs常值?1fEgmNsg skNfE ?? gs EU ?陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書） 12 圖 31 恒壓頻比控制特性 基頻以上調速 在基頻以上調速時，頻率應該從向上升高，但定子電壓 sU 卻不可能超過額定電壓sNU ，最多只能保持 sNs UU ? ，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當于直流電機弱磁升速的情況。 當 s 為以上兩段的中間數值時，機械特性從直線段逐漸過渡到雙曲線段，如圖 33所示。212239。 所不同的是，當轉矩增大到最大值以后，轉速再降低，特性就折回來了。 圖 41 給出了幾種典型的形狀不同而沖量相同的窄脈沖。 像這種在 ru 的的半個周期內三角波載波只在正極性或負極性一種極性范圍內變化，所得到 的 PWM 波形也只在單個極性范圍內變化的控制方式叫做單極性 PWM 控制方式。的正弦波作為調制信號，以獲得三相對稱輸出。同一相上下兩臂交替導電，各相開始導電的角度差 120176。因此， SPWM 的開關頻率愈高，諧波含量愈少。 當調制信號頻率較低時，載波比 m 較大，半周期內的脈沖數較多，正負半周期脈沖不對稱和半周期內前后 1/4 周期脈沖不對稱的影響都較小，輸出波形接近正弦波。這種頻率較低的諧波通常不易濾除，如果負載為電動機，就會產生較大的轉矩脈動和噪聲。但這種模擬電路的缺點是結構復雜，難以實現精確的控制。 異步電動機ＳＰＷＭ變頻調速原理與仿真分析 21 圖 47 自然采樣法 圖 48 規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法 規(guī)則采樣法是一種應用較廣的工程實用方法，它的效果接近自然采樣法，但計算量卻比自然采樣法小得多。 。39。 case 9, sys=mdlTerminate(t,x,u)。 = 3。 function sys=mdlUpdate(t,x,u) sys = []。(m=T/2)) y = k*(mT/2)。 end function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) sampleTime = 1。 系統(tǒng)的總框圖如下所示。 case 4, sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)。 = 1。 function sys=mdlDerivatives(t,x,u) sys = []。 %Td 采樣點 y=(a/)*cos(2*pi*fr*Td)。 % Example, set the next hit to be one second later. sys = t + sampleTime。 if (u(3)=t1)amp。 end fr=u(2)。 % at least one sample time is needed sys = simsizes(sizes)。,num2str(flag)])。 U 相脈沖的 S函數如下： function [sys,x0,str,ts] = pulse2(t,x,u,flag,fc) switch flag, case 0, [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes。 逆變器的設計 逆變器采用 180176。(m=T)) y = k*(mT)。 % 取余 if u(1)=1 u(1)=1。 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書） 24 x0 = []。 end % end sfuntmpl function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes sizes = simsizes。 case 1, sys=mdlDerivatives(t,x,u)。W? ，由于在同一時刻三相正弦調制波的電壓值和為零，故 由式（ 43）得 （ 45） 同樣，由式（ 44）可得 （ 46） 利用式（ 45） 和 （ 46）可以簡化生成 SPWM 波形式的計算 [1117]。 設正弦波調制信號為 式中， a稱為調制度， 10 ??a , r? 為正弦信號波角頻率。如圖 47所示。各頻段的載波比應該都取 3 的整數倍且為奇數。 同步調制 在變頻時 使載波信號和調制信號的載波比 m 等于常數的調制方式稱為同步調制。 同步調制和異步調制 在 SPWM