基于matlab-simulink的交流電動機調(diào)速系統(tǒng)的仿真(編輯修改稿)
2024-07-20 14:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)速的目的。在調(diào)速要求不高的情況下，也可采用定子電壓負反饋閉環(huán)控制。 （a）是帶轉(zhuǎn)速負反饋的閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)原理圖，（b）是相應(yīng)的調(diào)速系統(tǒng)靜特性。如果系統(tǒng)帶負載在A點穩(wěn)定運行，當負載增大導致轉(zhuǎn)速下降時，通過轉(zhuǎn)速反饋控制作用提高定子電壓，使得轉(zhuǎn)速恢復，即在新的一條機械特性上找到了工作點。同理，當負載減小使得轉(zhuǎn)速升高時，也可以得到新的工作點。將工作點、A、連起來就是閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性[1]。（a）原理圖 (b)靜特性 轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)控制的交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)在額定電壓下的機械特性和最小電壓下的機械特性是閉環(huán)系統(tǒng)靜特性左右兩邊的極限，當負載變化達到兩側(cè)的極限時，閉環(huán)系統(tǒng)便失去控制能力，回到開環(huán)機械特性上工作[14]。（a）所示的系統(tǒng)，可畫出系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，： 異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖中：晶閘管交流調(diào)壓器VVC和觸發(fā)裝置GT的放大系數(shù)； 觸發(fā)裝置的控制電壓；為轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；測速發(fā)電機TG輸出的反饋電壓。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR采用PI調(diào)節(jié)器；是由式（23）描述的異步電動機械特性方程，它是一個非線性函數(shù)。 近似的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖異步電動機調(diào)壓調(diào)速的近似動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如下所示： 異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的近似動態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖中各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為:(1) 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR常用PI調(diào)節(jié)器消除靜差并改善動特性，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) 異步電動機MA由于描述異步電動機動態(tài)過程是一組非線性微分方程，只用一個傳遞函數(shù)來準確的表示異步電動機在整個調(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稱交流電壓源、晶閘管、晶閘管三相交流調(diào)壓器、交流異步電動機、電機信號分配器等部分組成。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、交流異步電動機、電機測試信號分配器的建模和參數(shù)設(shè)置問題[16]。 三相交流電源的建模和參數(shù)設(shè)置，再用復制的方法得到三相電源的另兩個電壓源模塊，并把模塊名稱分別修改成A相、B相、C相?！癵round”元件也復制成三份， 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稱交流電壓源，對其參數(shù)設(shè)置：雙擊A相交流電壓源圖標打開參數(shù)設(shè)置對話框，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。由此可得到三相對稱交流電源[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反并聯(lián)的晶閘管元件組成，單個晶閘管元件采用“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)脈沖的順序為V1－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)要求對其進行參數(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：如果針對某個具體的變流裝置進行參數(shù)設(shè)置，對話框中的參數(shù)應(yīng)取默認值進行仿真，若仿真結(jié)果理想，就可認可這些設(shè)置的參數(shù)，若仿真結(jié)果不理想，則通過仿真實驗，不斷進行參數(shù)優(yōu)化，最后確定其參數(shù)。這一參數(shù)設(shè)置原則對其它環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)置也是適用的[18]。在使用Simulink進行系統(tǒng)仿真分析時，首先需要進行模塊參數(shù)設(shè)置，因此需要對系統(tǒng)中所有模塊進行正確的參數(shù)設(shè)置。如果逐一的對各個系統(tǒng)進行參數(shù)設(shè)置時很繁瑣的，因為子系統(tǒng)一般均為具有一定功能的模塊組的集合，在系統(tǒng)中相當于一個單獨的模塊，具有特定的輸入和輸出關(guān)系。對于已經(jīng)設(shè)計好的子系統(tǒng)而言，能夠像Simulink模塊庫中的模塊一樣進行參數(shù)設(shè)置，則會給用戶帶來很大的方便，這時用戶只需要對子系統(tǒng)參數(shù)選項中的參數(shù)進行設(shè)置，無需關(guān)心子系統(tǒng)的內(nèi)部模塊的實現(xiàn)。具體封裝步驟如下：選擇需要封裝的子系統(tǒng)（Subsystem）,然后單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇Mask Subsystem項，或者單擊EditMask Subsyst
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