【文章內(nèi)容簡介】 紙上一樣畫模型。相對于以前的仿真需要用語言和程序來表明不同的方程式而言有了極大的進步。Simulink擁有全面的庫，如接收器，信號源，線形及非線形組塊和連接器。同時也能自己定義和建立自己的塊。模塊有等級之分，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。在定義了一個模型后，就可以進行仿真了，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。菜單的獨特性便于交互式工作，當然命令行對于運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行時看到模擬結(jié)果。進一步，可以改變其中的參數(shù)同時可以立即看到結(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，同時還有很多MATLAB的toolboxes中的工具。因為MATLAB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)境中進行。 異步電機的動態(tài)數(shù)學模型異步電機的動態(tài)數(shù)學模型是一高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)。在研究異步電機的多變量非線性數(shù)學模型時，常做如下的假設：⑴忽略空間諧波，設三相繞組對稱，在空間中互差120176。電角度，所產(chǎn)生的磁動勢沿氣隙周圍按正弦規(guī)律分布。⑵忽略磁路飽和，認為各繞組的自感和互感都是恒定的。⑶忽略鐵心損耗。⑷不考慮頻率變化和溫度變化對繞組電阻的影響。無論電動機轉(zhuǎn)子是繞線型還是籠型的，都將它等效成三相繞線轉(zhuǎn)子，并折算到定子側(cè)。折算后的定子和轉(zhuǎn)子匝數(shù)都相等。這樣。圖中，定子三相繞組軸線A、B、C在空間是固定的，以A軸為參考坐標軸；轉(zhuǎn)子繞組軸線a、b、c隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子a軸和定子A軸間的電角度θ為空間角位移變量。 三相異步電動機的物理模型⑸數(shù)學模型的方程規(guī)定各繞組電壓、電流、磁鏈的正方向符合電動機慣例和右手螺旋定則。這時，異步電動機的數(shù)學模型由下述電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和運動方程組成。①電壓方程式中 uA 、 uB 、 uC 、 ua 、ub 、uc 定子、轉(zhuǎn)子的各相電壓瞬時值； iA、 iB 、 iC 、ia 、ib 、 ic 定子、轉(zhuǎn)子的各相電流瞬時值； ψA、 ψB、 ψC、 ψa、 ψb、 ψc 各相繞組的全磁鏈； Rs 、 Rr 定子和轉(zhuǎn)子繞組電阻； p微分算子。②磁鏈方程每個繞組的磁鏈是它本身的自感磁鏈和其他繞組對它的互感磁鏈之和，六個繞組的磁鏈可表達為:或?qū)懗桑害?Li式中，L是66電感矩陣，其中對角線元素LAA、LBB、LCC、Laa、Lbb、Lcc分別為定轉(zhuǎn)子三相繞組的自耦自感，其余為定子相互間、轉(zhuǎn)子相互間、定轉(zhuǎn)子相互間的互感。③轉(zhuǎn)矩方程由機電能量轉(zhuǎn)換原理，電磁轉(zhuǎn)矩Te等于電流不變時磁場儲能對機械角位移的偏導數(shù)：式中：ω電角速度； θ 電角度表示的空間角位移； Wm 磁場儲能； np 電機的極對數(shù)； θm 機械角位移由上式可以推導得: T e =npLms[(iAia+iBib+iCic)sinθ+(iAia+iBib+iCic)sin(θ+120176。)+(iAia+iBib+iCic)sin(θ120176。)] Lms——最大互感磁通對應的定、轉(zhuǎn)子互感。應該指出，上述公式是在線性磁路、磁動勢在空間按正弦公布的假設條件下得出來的，但對定、轉(zhuǎn)子電流對時間的波形未做任何假定，式中的電流i都是實際瞬時值。因此，上述電磁轉(zhuǎn)矩公式完全適用于變壓變頻器供電的含有電流諧波的三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng)。④運動方程一般情況下，電機的轉(zhuǎn)矩平衡方程式為：TL——負載；J——電機轉(zhuǎn)軸或傳動裝置的轉(zhuǎn)動慣量；D——與轉(zhuǎn)速成正比的阻轉(zhuǎn)矩阻尼系數(shù)；K——扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩系數(shù)。對于恒定負載轉(zhuǎn)矩，可認為，D=0，K=0，則： 坐標變換感應電機的控制可以通過矢量的坐標變換來把感應電機的轉(zhuǎn)矩控制等效為直流電動機的轉(zhuǎn)矩控制。所以，矢量的坐標變換是電動機矢量控制系統(tǒng)中非常重要的步驟。矢量的坐標變換主要依據(jù)以下原則:在確定電機的電流變換矩陣時，應該使得變換前后的旋轉(zhuǎn)磁場等效，即變換前后的電動機旋轉(zhuǎn)磁場相同。功率不變原則所體現(xiàn)的是在確定電壓變換矩陣和阻抗變換矩陣時應該遵守變換前后電機的功率不變的原則。如果能將交流電機的物理模型等效成直流電機的形式，然后再利用直流電機的控制方式，則可以使問題簡化。坐標變換正是按照這一思路進行的，在這里不同電機模型等效的原則是:在不同的坐標系下產(chǎn)生的磁動勢相同。三相平衡的正弦電流iA，iB，ic通到交流電機三相對稱的靜止繞組A、B、C會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢F，在空間呈正弦分布，并以同步轉(zhuǎn)速ω1繞ABCA相序旋轉(zhuǎn)。 a)所示。然而任意相平衡電流通入相應相的對稱繞組均可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢，其中以兩相繞組最為簡單，兩相靜止繞組α和β，它們在空間相差90176。，通以時間上相差90176。的兩相平衡電流也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢F， a) b)產(chǎn)生的磁動勢相等時， a) b)的兩相繞組等效。 c)，產(chǎn)生合成磁動勢F，令整個鐵心以同步轉(zhuǎn)速ω1旋轉(zhuǎn)，則磁動勢F成為旋轉(zhuǎn)磁動勢， a) b)的旋轉(zhuǎn)磁動勢相同，則這套旋轉(zhuǎn)的直流繞組就和前面兩套交流繞組等效。當觀察者也站在鐵心上和繞組一起旋轉(zhuǎn)時，在他看來，繞組d和q是兩個通以直流電而相互垂直的靜止繞組，如果控制磁通Ф的位置在d軸上，這就和直流電機模型沒有什么區(qū)別了。a) b) c) 等效的交流電動機繞組和直流電動機繞組物理模型a)三相交流繞組 b)兩相交流繞組 c)旋轉(zhuǎn)的直流繞組 問題分析無論采取何種方式對異步電機進行調(diào)速控制，其實質(zhì)都是直接或間接控制電機的轉(zhuǎn)矩。所謂異步電機的矢量控制，實際上就是借鑒直流電機的轉(zhuǎn)矩關系，通過坐標變換的方法，得到與直流電機轉(zhuǎn)矩形式相似的異步電機解耦轉(zhuǎn)矩表達式，進而對其進行方便調(diào)節(jié)的控制方式。下面首先簡單介紹直流電機的轉(zhuǎn)矩控制方式，并通過直流電機與異步電機轉(zhuǎn)矩的比較引出矢量控制原理。已知直流電機的轉(zhuǎn)矩，即Te=KΦIa=K’ IaIf (假設Φ∝If )式中，K 、 K’為比例系數(shù)；Ia為直流電機轉(zhuǎn)子電樞電流，單位為A；If 為定子勵磁電流，單位為A；Φ可認為是由定子勵磁電流單獨產(chǎn)生的氣隙主磁通，單位為Wb(忽略轉(zhuǎn)子電樞電流的電樞反應)。直從流電機的結(jié)構(gòu)知道，Ia和If相互正交（所謂正交是指兩個量在對方坐標軸的投影為0），我們稱Ia和If是解耦的。這樣一來Ia和If 彼此無關，都只與轉(zhuǎn)矩Te有關，因而可以分別加以控制，因此，當If 一定時，磁場恒定，可以通過調(diào)節(jié)電樞