【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。MATLAB 的名字象征著矩陣庫(kù)。它最初被開發(fā)出來是為了方便訪問由 LINPACK 和EISPAK 開發(fā)的矩陣軟件，其代表著藝術(shù)級(jí)的矩陣計(jì)算軟件。MATLAB 在擁有很多用戶的同時(shí)經(jīng)歷了許多年的發(fā)展時(shí)期。在大學(xué)環(huán)境中，它作為介紹性的教育工具，以及在進(jìn)階課程中應(yīng)用于數(shù)學(xué)，工程和科學(xué)。在工業(yè)上它是用于高生產(chǎn)力研究，開發(fā)，分析的工具之一。MATLAB 的一系列的特殊應(yīng)用解決方案稱為工具箱（ toolboxes） 。作為用戶不可缺少的工具箱，它可以使你學(xué)習(xí)和使用專門技術(shù)。工具箱包含著 Mfile 集，它使 MATLAB 可延展至解決特殊類的問題。在工具箱的范圍內(nèi)可以解決單個(gè)過程，控制系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模糊邏輯，小波，仿真及其他很多問題。經(jīng)過幾十年的完善和擴(kuò)充，它已發(fā)展成線形代數(shù)課程的標(biāo)準(zhǔn)工具。在美國(guó)，MATLAB是大學(xué)生和研究生必修的課程之一。美國(guó)許多大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室都安裝有 MATLAB，供學(xué)習(xí)和研究之用。它集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和圖形顯示于一體，構(gòu)成了一個(gè)方便的、界面友好的用戶環(huán)境。其包含的 SIMULINK 是用于在 MATLAB 下建立系統(tǒng)框圖和仿真環(huán)境的組件，其包含有大量的模塊集，可以很方便的調(diào)取各種模塊來搭建所構(gòu)想的試驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí) SIMULINK 還提供時(shí)域和頻域分析工具，能夠直接繪制系統(tǒng)的 Bode 圖和 Nyquist 圖。[3]MATLAB 系統(tǒng)可分為五個(gè)部分 :MATLAB 語(yǔ)言。 這是一種高級(jí)矩陣語(yǔ)言，其有著控制流程狀態(tài)，功能，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，輸入輸出及面向?qū)ο缶幊痰奶匦?。它既有“小型編程”的功能，快速建立小型可棄程序，又有“大型編程”的功能，開發(fā)一個(gè)完整的大型復(fù)雜應(yīng)用程序。MATLAB的工作環(huán)境。 這是一套工具和設(shè)備方便用戶和編程者使用MATLAB。它包含有在你的工作空間進(jìn)行管理變量及輸入和采集數(shù)據(jù)的設(shè)備。同時(shí)也有開發(fā)，管理，調(diào)試，( profiling Mfiles， MATLAB’s applications。)的系列工具。圖形操作。 這是 MATLAB 的圖形系統(tǒng)。它包含有系列高級(jí)命令，其內(nèi)容包括二維及三維數(shù)據(jù)可視化，圖形處理，動(dòng)畫制作，表現(xiàn)圖形。同時(shí)它也提供低級(jí)命令便于用戶完全定制圖形界面并在你的 MATLAB 軟件中建立完整的用戶圖形界面。MATLAB 數(shù)據(jù)功能庫(kù)。 它擁有龐大的數(shù)學(xué)運(yùn)算法則的集合，包含有基本的加，正弦，余弦功能到復(fù)雜的求逆矩陣及求矩陣的特征值， Bessel 功能和快速傅立葉變換。MATLAB 應(yīng)用程序編程界面。 這是一個(gè)允許你在 MATLAB 界面下編寫 C 和 Fortran 程序的庫(kù)。它方便從 MATLAB 中調(diào)用例程( 即動(dòng)態(tài)鏈接)，使 MATLAB 成為一個(gè)計(jì)算器，用于讀寫 MATfiles。 Simulink 概述Simulink 是用于仿真建模及分析動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的一組程序包，它支持線形和非線性系統(tǒng)，能在連續(xù)時(shí)間，離散時(shí)間或兩者的復(fù)合情況下建模。系統(tǒng)也能采用復(fù)合速率，也就是用不同的部分用不同的速率來采樣和更新。Simulink 提供一個(gè)圖形化用戶界面用于建模，用鼠標(biāo)拖拉塊狀圖表即可完成建模。在此界面下能像用鉛筆在紙上一樣畫模型。相對(duì)于以前的仿真需要用語(yǔ)言和程序來表明不同的方程式而言有了極大的進(jìn)步。Simulink 擁有全面的庫(kù)，如接收器，信號(hào)源，線形及非線形組塊和連接器。同時(shí)也能自己定義和建立自己的塊。模塊有等級(jí)之分，因此可以由頂層往下的步驟也可以選擇從底層往上建模?？梢栽诟邔由辖y(tǒng)觀系統(tǒng)，然后雙擊模塊來觀看下一層的模型細(xì)節(jié)。這種途徑可以深入了解模型的組織和模塊之間的相互作用。在定義了一個(gè)模型后，就可以進(jìn)行仿真了，用綜合方法的選擇或用Simulink的菜單或MATLAB命令窗口的命令鍵入。菜單的獨(dú)特性便于交互式工作，當(dāng)然命令行對(duì)于運(yùn)行仿真的分支是很有用的。使用scopes或其他顯示模塊就可在模擬運(yùn)行時(shí)看到模擬結(jié)果。進(jìn)一步，可以改變其中的參數(shù)同時(shí)可以立即看到結(jié)果的改變，仿真結(jié)果可以放到MATLAB工作空間來做后處理和可視化。模型分析工具包括線性化工具和微調(diào)工具，它們可以從MATLAB命令行直接訪問，同時(shí)還有很多MATLAB的toolboxes中的工具。因?yàn)镸ATLAB和Simulink是一體的，所以可以仿真，分析，修改模型在兩者中的任一環(huán)境中進(jìn)行。 小結(jié)綜上所述，利用 MATLAB 來仿真同步電機(jī)的運(yùn)行情況，可以幫助研究者更好更方便的了解同步電機(jī)的特性，以便進(jìn)一步改善其效率。第 2章 同步電機(jī)基本原理 理想同步電機(jī) 理想同步電機(jī)假設(shè)眾所周知，由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，同步電機(jī)可分為隱極機(jī)和凸極機(jī)兩類。以下的研究對(duì)象像都是凸極機(jī)。同步電機(jī)的主要特點(diǎn)是：定子有三相交流繞組，轉(zhuǎn)子為直流勵(lì)磁。將電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后，電機(jī)內(nèi)部的磁場(chǎng)分布和相應(yīng)的感應(yīng)電勢(shì)的變化規(guī)律仍相當(dāng)復(fù)雜，如步采取一定的假設(shè)，仍難以對(duì)它們的運(yùn)行方式作定量分析。這些假設(shè)是：（1） 電機(jī)鐵芯不飽和。這一假設(shè)不僅意味磁場(chǎng)和各繞組電流間有線形關(guān)系，也使在確定空氣隙合成磁場(chǎng)時(shí)有可能運(yùn)用疊加原理。（2） 電機(jī)有完全對(duì)稱的磁路和繞組。這一假設(shè)包含以下幾方面：定子三相繞組完全相同，空間位置彼此相隔 2/3π 電弧度；轉(zhuǎn)子每極的勵(lì)磁繞組完全相同；阻尼條的設(shè)置對(duì)稱于正、交軸。（3） 定子三相繞組的自感磁場(chǎng)，定子與轉(zhuǎn)子繞組間的互感磁場(chǎng)，沿空氣隙按正弦律分布。這一假設(shè)表示略去所有的諧波磁勢(shì)、諧波磁通和相應(yīng)的諧波電勢(shì)，也略去諧波磁場(chǎng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩。滿足上列假設(shè)條件的同步電機(jī)，稱為理想同步電機(jī)。以下的分析都以理想同步電機(jī)為前提。而時(shí)實(shí)踐證明，按理想同步電機(jī)條件的分析、計(jì)算所得，誤差在允許范圍內(nèi)。 abc/dq 模型的建立 建模背景因?yàn)閷?duì)于具有阻尼條的凸極機(jī)，由于空氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)總可以分解為兩個(gè)軸線與轉(zhuǎn)子正，交軸重合的脈動(dòng)磁場(chǎng)，因此模型得以建立。取定子各相繞組軸線及其磁鏈的的正方向，dq 軸線的正方向，勵(lì)磁繞組以及正交軸阻尼繞組磁鏈的正方向，如圖 （2－1）所示，定子各相繞組電流產(chǎn)生的磁通方向與各該相繞組軸線的正方向相反時(shí)，這些電流為正值。換言之，定子各相正值電流將產(chǎn)生各該相負(fù)值磁鏈。轉(zhuǎn)子各繞組電流產(chǎn)生的磁通方向，與正軸或交軸正方向相同時(shí)，這些電流為正值。即，正值轉(zhuǎn)子電流將產(chǎn)生正值轉(zhuǎn)子繞組磁鏈。braxis bsaxiskqaxis araxis asaxiskdaxescsaxis craxisr? 圖 2－1 定子、轉(zhuǎn)子各相的旋轉(zhuǎn) d，q 坐標(biāo)定位 按圖 2－1 的電磁量取向即可列出如下的同步電機(jī)電壓方程和磁鏈方程：電壓方程： （2abcrabcrabcrssspiv???1）其中， 為求導(dǎo)算子，即 =d/dt，v 為各繞組電壓，i 為各繞組電流，r 為各繞組電阻，pp為各繞組合成磁鏈，? (22)?????????????????????csbasabcscssabcscssabcs iiiv?, (23)?????????????????????crbarabcrcrrabcrcrrabcr iiv?,定義 為電流，電壓，磁鏈的共同變量，則有f (24))(31)](232[csbsas csbscsbsasabcs fjf fjfi??? ??將 abc 模型轉(zhuǎn)換為 dq 模型可更方便地研究，abc 軸上的變量轉(zhuǎn)變成 dq 軸上的轉(zhuǎn)換如下：??????? ???? 3)5(2 ][31 )]3sin()32sin(si2 1)5(2 cococ[30csbass cds sbsasqs fff ffff ffff ????(25)定義 ，將（251）－j（252）可得/2?je(26).][ ][322 )3/2()3/2(abcsjcsbsasj jcsjbsjasdsqsqds fefffe effffff ?? ?????? ???????同理， (27)abcrjcrbrarjqdr fffff rr )(2)( ][32 ?? ??定義 (28)????????????????????????????lrlrrsrrsabcrabcrrsLNffN22其中，N s，N r 分別為定子和轉(zhuǎn)子的匝數(shù)則有