基于matlab-simulink的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真(完整版)
【正文】 真軟件的出現(xiàn)，交流調(diào)速技術(shù)必將在成本控制、工作效率、實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面得到長(zhǎng)足進(jìn)步[9][10]。目前，國(guó)外先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家生產(chǎn)直流傳動(dòng)的裝置基本呈下降趨勢(shì)，交流變頻調(diào)速裝置的生產(chǎn)大幅度上升。 研究目的本課題主要運(yùn)用MATLABSIMULINK軟件中的交流電機(jī)庫對(duì)交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真，由仿真結(jié)果圖直接認(rèn)識(shí)交流系統(tǒng)的機(jī)械特性。1 緒論 課題研究背景及目的 研究背景直流調(diào)速系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)速范圍廣、靜差率小、穩(wěn)定性好以及具有良好的動(dòng)態(tài)性能。本文重點(diǎn)對(duì)三相交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，認(rèn)識(shí)PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的改變對(duì)系統(tǒng)性能的影響，認(rèn)識(shí)該系統(tǒng)動(dòng)態(tài)及靜態(tài)性能的優(yōu)劣及適用環(huán)境。在日本，1975年在調(diào)速領(lǐng)域，直流占80%，交流占20%；1985年交流占80%,直流占20％[5]。交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展到今天，相對(duì)而言已經(jīng)比較成熟，在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是隨著一些新的電力電子器件和一些新的控制策略的出現(xiàn)，工業(yè)應(yīng)用對(duì)交流調(diào)速系統(tǒng)又提了新的要求，現(xiàn)代交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)的研究和應(yīng)用前景十分廣闊。第三章 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB仿真：運(yùn)用MATLAB的SIMULINK工具箱分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的主電路與控制電路進(jìn)行建模和參數(shù)設(shè)置，最終建立了異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)電路的仿真模型，并對(duì)其進(jìn)行了仿真分析和研究，給出仿真結(jié)果，通過對(duì)仿真結(jié)果的分析驗(yàn)證了交流調(diào)壓電路的工作原理和所建模型的正確性。變極調(diào)速系統(tǒng)所需設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，工作也比較可靠，但它是有級(jí)調(diào)速，一般為兩種速度，三速以上的變極電機(jī)繞組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)用較少。異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速是一種比較簡(jiǎn)單的調(diào)速方法。調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，使用維修方便，本文主要針對(duì)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行MATLAB仿真。三相電路中的反向晶閘管的觸發(fā)信號(hào)相位互差120176。 異步電動(dòng)機(jī)在不同定子電壓時(shí)的機(jī)械特性所謂調(diào)壓調(diào)速，就是通過改變定子外加電壓來改變電磁轉(zhuǎn)矩，可得到較大的調(diào)速范圍，從而在一定的輸出轉(zhuǎn)矩下達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的[13]。如果系統(tǒng)帶負(fù)載在A點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)負(fù)載增大導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降時(shí)，通過轉(zhuǎn)速反饋控制作用提高定子電壓，使得轉(zhuǎn)速恢復(fù)，即在新的一條機(jī)械特性上找到了工作點(diǎn)。只有做出一定的假設(shè)，并用穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近微偏線性化的方法才能得到近似的傳遞函數(shù)。 晶閘管三相交流調(diào)壓器仿真模型子系統(tǒng)觸發(fā)脈沖的順序?yàn)閂1－V2－V3－V4－V5－V6，其中V1－V3－V5之間和V4－V6－V2之間互差120度，V1－V4之間、V3－V6之間、V5－V2之間互差180度。具體封裝步驟如下：選擇需要封裝的子系統(tǒng)（Subsystem）,然后單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇Mask Subsystem項(xiàng)，或者單擊EditMask Subsystem項(xiàng)[19]。只需在途中編輯對(duì)話框中的“圖標(biāo)和端口”選項(xiàng)卡中“繪制命令”欄中使用MATLAB中相應(yīng)便可以繪制模塊圖標(biāo)，并可設(shè)置不同的參數(shù)控制圖標(biāo)界面的顯示[20]。 交流異步電動(dòng)機(jī)的建模和參數(shù)設(shè)置在Power System工具箱中有一個(gè)電機(jī)模塊庫，它包含了直流電機(jī)、異步電機(jī)、同步電機(jī)以及其他各種電機(jī)模塊。 電動(dòng)機(jī)測(cè)試信號(hào)分配器參數(shù)設(shè)置對(duì)話框及參數(shù)選擇圖中：ir_abc：轉(zhuǎn)子電流ira,irb,irc；
ir_qd：同步dq坐標(biāo)下的q軸下的轉(zhuǎn)子電流ir_q和d軸下的轉(zhuǎn)子電流ir_d；
phir_qd：同步dq坐標(biāo)下的q軸下的轉(zhuǎn)子磁通phir_q和d軸下的轉(zhuǎn)子磁通phir_d；
vr_qd：同步dq坐標(biāo)下的q軸下的轉(zhuǎn)子電壓vr_q和d軸下的轉(zhuǎn)子電壓vr_d；
is_abc：定子電流isa,isb,isc；
is_qd：同步dq坐標(biāo)下的q軸下的定子電流is_q和d軸下的定子電流is_d；
phir_qd：同步dq坐標(biāo)下的q軸下的定子磁通phis_q和d軸下的定子磁通phis_d；
vs_qd：同步dq坐標(biāo)下的q軸下的定子電壓vs_q和d軸下的定子電壓vs_d；
wm：電機(jī)的轉(zhuǎn)速wm；
Te：電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩Te；
Thetam：電機(jī)轉(zhuǎn)子角位移Thetam[1]。限幅器、速度反饋環(huán)節(jié)也一樣。仿真開始實(shí)踐Start time一般設(shè)為0，Stop time根據(jù)實(shí)際需要而定，一般只要能夠仿真出完整的波形就可以了。系統(tǒng)有兩種輸出方式：“示波器”以及“out1”輸出模塊。穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)子角速度約為120rad/s。所以在系統(tǒng)的仿真過程中必須經(jīng)過大量的調(diào)試和參數(shù)的修改，才能得出超調(diào)量小、抗干擾性能較好調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。（2）仿真實(shí)驗(yàn)在建模過程中忽略了非線性因素和次要因素。（2） 利用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和特性，使得系統(tǒng)保持恒定最大允許電流，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)建立轉(zhuǎn)速，在退飽和實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無靜差特性。運(yùn)行結(jié)束后，只要在系統(tǒng)的模型圖上雙擊“示波器”圖標(biāo)即可。 異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)仿真模型： 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型其中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)，限幅值參數(shù)，仿真參數(shù)設(shè)置都已經(jīng)在前面介紹過，這里反饋參數(shù)K選擇為20，其他都設(shè)置為默認(rèn)值。PID Controller位于Simulink Extras/Additional Linear中，： Simulink Extras/Additional Linear模塊組在此仿真中，經(jīng)過不斷地變化改動(dòng)，最終確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為（1）比例常數(shù)（Proportional）為30；（2）積分時(shí)間常數(shù) （Integral）為300；（3）微分時(shí)間常數(shù)（Derivati
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