畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于matlab-simulink的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真(編輯修改稿)
2025-07-16 18:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 差并改善動(dòng)特性，其傳遞函數(shù)為： （24）(2) 晶閘管交流調(diào)壓器和觸發(fā)裝置GTV假定該環(huán)節(jié)輸入輸出關(guān)系是線性的,在動(dòng)態(tài)中可近似為一階慣性環(huán)節(jié)，其近似條件與晶閘管觸發(fā)與整流裝置一樣。本環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可表示為: （25） (3) 測(cè)速反饋環(huán)節(jié)FBS 考慮到反饋濾波的作用, 傳遞函數(shù)為: （26）(4) 異步電動(dòng)機(jī)MA由于描述異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)過(guò)程是一組非線性微分方程，只用一個(gè)傳遞函數(shù)來(lái)準(zhǔn)確的表示異步電動(dòng)機(jī)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)的輸入輸出關(guān)系式不可能的。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)。 3 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的MATLAB仿真主電路主要由三相對(duì)稱(chēng)交流電壓源、晶閘管、晶閘管三相交流調(diào)壓器、交流異步電動(dòng)機(jī)、電機(jī)信號(hào)分配器等部分組成。下面分別討論三相交流電源、三相交流調(diào)壓器、同步脈沖觸發(fā)器、交流異步電動(dòng)機(jī)、電機(jī)測(cè)試信號(hào)分配器的建模和參數(shù)設(shè)置問(wèn)題[16]。 三相交流電源的建模和參數(shù)設(shè)置，再用復(fù)制的方法得到三相電源的另兩個(gè)電壓源模塊，并把模塊名稱(chēng)分別修改成A相、B相、C相。“ground”元件也復(fù)制成三份， Simulink中的電源模塊 Simulink中的連接模塊 三相交流電源的模型為了得到三相對(duì)稱(chēng)交流電壓源，對(duì)其參數(shù)設(shè)置：雙擊A相交流電壓源圖標(biāo)打開(kāi)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，A相得參數(shù)設(shè)置分別是：幅值（peak amplitude）取220V、初相位(Phase)設(shè)置成、頻率(Frequency)設(shè)置為50HZ，其他為默認(rèn)值。B、C的參數(shù)設(shè)置方法與A相相同，除了將初相位設(shè)置成互差以外，其它參數(shù)都與A相相同。由此可得到三相對(duì)稱(chēng)交流電源[4]。 晶閘管三相交流調(diào)壓器的建模與參數(shù)設(shè)置晶閘管三相交流調(diào)壓器通常是采用三對(duì)反并聯(lián)的晶閘管元件組成，單個(gè)晶閘管元件采用“相位控制”方式，利用電網(wǎng)自然換流。 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。雙擊晶閘管對(duì)話框得到晶閘管參數(shù)設(shè)置圖，根據(jù)圖中要求及系統(tǒng)要求對(duì)其進(jìn)行參數(shù)設(shè)置如下：電阻（Resistance Ron）：40 ；電感（Inductance Lon）：0H；正向電壓（Forward voltage Vf）：。初始電流（Initial current Ic）：0A；緩沖器電阻（Subber resistance Rs）：1200 ；緩沖器電容（Subber capacitance Cs）：250 。上圖是用單個(gè)晶閘管元件按三相交流調(diào)壓器的接線要求搭建成仿真模型的，單個(gè)晶閘管的參數(shù)設(shè)置仍然遵循晶閘管整流橋的參數(shù)設(shè)置原則，具體如下：如果針對(duì)某個(gè)具體的變流裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，對(duì)話框中的參數(shù)應(yīng)取默認(rèn)值進(jìn)行仿真，若仿真結(jié)果理想，就可認(rèn)可這些設(shè)置的參數(shù)，若仿真結(jié)果不理想，則通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，不斷進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，最后確定其參數(shù)。這一參數(shù)設(shè)置原則對(duì)其它環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)置也是適用的[18]。在使用Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真分析時(shí)，首先需要進(jìn)行模塊參數(shù)設(shè)置，因此需要對(duì)系統(tǒng)中所有模塊進(jìn)行正確的參數(shù)設(shè)置。如果逐一的對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時(shí)很繁瑣的，因?yàn)樽酉到y(tǒng)一般均為具有一定功能的模塊組的集合，在系統(tǒng)中相當(dāng)于一個(gè)單獨(dú)的模塊，具有特定的輸入和輸出關(guān)系。對(duì)于已經(jīng)設(shè)計(jì)好的子系統(tǒng)而言，能夠像Simulink模塊庫(kù)中的模塊一樣進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，則會(huì)給用戶帶來(lái)很大的方便，這時(shí)用戶只需要對(duì)子系統(tǒng)參數(shù)選項(xiàng)中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，無(wú)需關(guān)心子系統(tǒng)的內(nèi)部模塊的實(shí)現(xiàn)。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]。這時(shí)將出現(xiàn)圖中所示的封裝編輯器。使用封裝編輯器子系統(tǒng)中的圖標(biāo)、參數(shù)初始化設(shè)置對(duì)話框以及幫助文檔，從而可使使用戶設(shè)計(jì)出非常友好的模塊界面，以充分發(fā)揮Simulink的強(qiáng)大功能。打開(kāi)Mask editor:Subsystem對(duì)話框。使用此編輯器可以對(duì)封裝后的子系統(tǒng)進(jìn)行各種編輯。在默認(rèn)情況下，封裝子系統(tǒng)不使用圖標(biāo)。但友好的子系統(tǒng)圖標(biāo)可使子系統(tǒng)的功能一目了然。為了增強(qiáng)封裝子系統(tǒng)的界面友好性，用戶可以自定義子系統(tǒng)模塊的圖標(biāo)。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]。 子系統(tǒng)封裝編輯器下圖為晶閘管三相交流調(diào)壓器子系統(tǒng)封裝圖如下所示： 三相交流調(diào)壓器子系統(tǒng)封裝圖圖中，Ua，Ub，Uc分別連接三相交流電源的三相，P連接從脈沖觸發(fā)器出來(lái)的觸發(fā)脈沖，輸出a，b，c分別連接交流電動(dòng)機(jī)的A，B，C 輸入[4]。 同步脈沖觸發(fā)器的建模和參數(shù)設(shè)置通常，工程上將觸發(fā)器和晶閘管整流橋作為一個(gè)整體來(lái)研究，所以，在此處討論同步脈沖觸發(fā)器。同步脈沖觸發(fā)器包括同步電源和6脈沖觸發(fā)器兩部分。（Extras Control Blocks）子模塊組獲得。 附加模塊（Extras Control Blocks）子模塊6脈沖觸發(fā)器需要三相線電壓同步，所以同步電源的任務(wù)是將三相交流電源的相電壓轉(zhuǎn)換成線電壓。同步電源與6脈沖觸發(fā)器符號(hào)圖如下所示[4]： 同步脈沖觸發(fā)器子系統(tǒng)同步脈沖觸發(fā)器封裝后子系統(tǒng)符合如下： 同步脈沖觸發(fā)器封裝后子系統(tǒng)符號(hào)然后根據(jù)主電路的連接關(guān)系，建立起主電路的仿真模型。，當(dāng)脈沖器開(kāi)關(guān)信號(hào)為“0”時(shí)，開(kāi)放觸發(fā)器；為“1”時(shí)，封鎖觸發(fā)器[4]。 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(kù)，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。其中，模塊庫(kù)中有兩個(gè)異步電動(dòng)機(jī)模型，一個(gè)是標(biāo)幺值單位制（PI unit）下的異步電動(dòng)機(jī)模型，另一個(gè)是國(guó)際單位制（SI unit）下的異步電動(dòng)機(jī)模型，本設(shè)計(jì)中采用后者。國(guó)際單位制下的異步電動(dòng)機(jī)模型符號(hào)如圖所示[2]： 異步電動(dòng)機(jī)模塊其電氣連接和功能分別為：
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