【導(dǎo)讀】際系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并得到系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)。一次成功的仿真應(yīng)該是得?？康臄?shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)依據(jù)。行、負(fù)載運(yùn)行、堵轉(zhuǎn)、不對(duì)稱運(yùn)行等。測(cè)定的數(shù)據(jù)有轉(zhuǎn)子電流、定子電流、轉(zhuǎn)速。通過仿真結(jié)果證明仿真的有效性和正確性。形成初期的“模擬”環(huán)節(jié)。當(dāng)然，這樣的“模擬”往往是根據(jù)我們所需要實(shí)現(xiàn)的。功能，利用必要的硬件和軟件設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。入發(fā)展,繼續(xù)向縱深快速發(fā)展,同時(shí)將擴(kuò)大其綜合應(yīng)用的領(lǐng)域和范圍。到人們的普遍青睞。利用MATLAB中SIMULINK部件的PSB集合。三種坐標(biāo)下異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型；第四章為繞線型異步電動(dòng)機(jī)的MATLAB仿真，闡述了在MATLAB的SIMULINK模塊下建立仿真模型的過程以及相關(guān)參數(shù)的設(shè)定；間才能了解系統(tǒng)參數(shù)變化所引起的后果時(shí)，仿真是一種特別有效的研究手段。

　　

【正文】 pdtd?，可得三相異步電機(jī)的狀態(tài)方程： BVAXdtdX ?? （ 332） 其中， X 稱 為狀態(tài)變量 ， ? ?TIX ??? （ 333） V 稱為 輸入變量 ， ? ?TTUV 2? （ 334） A 為系統(tǒng)矩陣 ， 000200)(001pJRLIJpdtdLRLA T ????????? （ 335） B 為控制矩陣 ， 001001JLB ??? （ 336） 式（ 332）即為三相異步電機(jī)的狀態(tài)方程。狀態(tài)方程的得出對(duì)推導(dǎo)異 步電機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行結(jié)構(gòu)框圖，研究異步電機(jī)運(yùn)行過程的各個(gè)階段具有基礎(chǔ)的指導(dǎo)作用。至此，三相異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型基本建立，這也是下一章進(jìn)行仿真的數(shù)學(xué)依據(jù)。 第四章 繞線型異步電機(jī)的 MATLAB 仿真 這一章，首先要介紹的是在 MATLAB 的 SIMULINK 模塊下建立仿真模型的具體步驟，包括相關(guān)工具箱的啟動(dòng)方式，各個(gè)模塊的選擇方法等。其次，介紹模塊參數(shù)的設(shè)置，相關(guān)仿真參數(shù)的設(shè)置等。最后， 介紹的是仿真結(jié)果的情況，主要以圖形的方式給出。 第一節(jié) 仿真模型的建立 在 MATLAB 下建立 繞線型異步電機(jī)模型的步驟如下： ㈠啟動(dòng) SIMULINK. 打 開 MATLAB 軟件，啟動(dòng) SIMULINK 模塊庫，有三種方法： ⒈在 MATLAB 命令窗口輸入命令“ SIMULINK”之后，按回車。 ⒉直接 點(diǎn)擊 MATLAB 的主窗口中快捷按鈕 打開。 ⒊利用 Launch pad 子窗口中的 SIMULINK 下 的 Labrary Brower 命令打開。 ㈡空白模型的建立 SIMULINK 模塊庫建立起來后，新建一個(gè)空白模型的方法，可以直接點(diǎn)擊SIMULINK 工具 欄上的空白按鈕 。也可以在 SIMULINK 模塊庫瀏覽窗口的 File菜單下依次選擇 New、 Model 建立之。另外，在 MATLAB 的 File 菜單下直接選擇New、 Model 也可以建立起一個(gè)空白模型。 在 SIMULINK 下 ，模型保存在模型文件里，新建一個(gè)空白模型， 相當(dāng)于 新建了一個(gè)空白模型文件，模型文件的后綴是 .mdl。 圖 41 simulink 模塊 圖 42 空白模型對(duì)話框 ㈢仿真模塊的選取 此次仿真任務(wù)中用到的各個(gè)模塊的選取，具體步驟如下： 在 MATLAB 的 Command Window 中，鍵入 powerlib 命令，按回車。即可啟動(dòng)library:powerlib 模塊庫，在模塊庫瀏覽窗口中選擇所需模塊即可。繞線型異步電機(jī)仿 真的系統(tǒng)模型所需要的模塊的位置如下： ⒈交流電源（ AC Voltage source） :在 library:powerlib 模塊庫的 Electrical Sources 子庫中。 ⒉伏特 表（ Voltage Measurement ）：在 library:powerlib 模塊 庫的Measurements 子庫中。 ⒊連接母線（ bus bar(mask)(link) ）：在 library:powerlib 模塊庫的connectors 子庫中。 ⒋示波器（ scope） :在 Simulink 庫的 sinks 子庫中。 ⒌ 電機(jī)復(fù)合測(cè)量儀 （ Machines Measurement Demux）： 在 library:powerlib模塊庫中的 machines 子庫中。 ⒍ 繞 線 型 異 步 電 動(dòng) 機(jī) （ Asynchronous Machine pu Units ） : 在library:powerlib 模塊庫中的 machines 子庫中。 ⒎ 常值模塊 (Constant)：在 Simulink 庫的 sources 子庫中。 ⒏ 選擇模塊 (Selector)：在 Simulink 庫的 Signal Routing 子庫中。 ⒐ 增益模塊 (Gain)：在 Simulink 庫的 Math Operations 子庫中。 圖 43 powerlib 模塊庫 ㈣仿真模型的建立 ⒈ 分別將所需的模塊從模塊瀏覽窗口中選中，逐一拖到新建的空白模型窗口中。對(duì)于多次用到的模塊，可以直接點(diǎn)擊右鍵來復(fù)制，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為相同的模塊編號(hào)。 ⒉將仿真所選擇的模塊恰當(dāng)排列好后需要把他們正確地連接起來。連接時(shí)在一個(gè)模塊的輸出端點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，此時(shí)，光標(biāo)變?yōu)槭中?，保持鼠?biāo)不放將光標(biāo)拖動(dòng)到所要連接模塊的輸入端，放開鼠標(biāo)，即可將兩個(gè)模塊連接起來。值得注意的是，一個(gè)模塊的輸入端只能和相應(yīng)模塊的輸出端連接。 ⒊重新命名模塊。單擊 模塊下方的模塊名，會(huì)在模塊名周圍出現(xiàn)一個(gè)方框，現(xiàn)在就可以對(duì)模塊重新命名了。舉例說，本次仿真會(huì)用到多個(gè)示波器，根據(jù)不同的功能對(duì)他們重新命名為： is scope(定子電流波形 )， ir scope(轉(zhuǎn)子電流波形 )， speed scope(轉(zhuǎn)速波形 )， te scope(電磁轉(zhuǎn)距波形 )等。以方便后期的波形分析。 至此，仿真模型的主要框架就建立起來了。 第二節(jié) 模塊的參數(shù)設(shè)置 ㈠交流電源（ AC Voltage source）模塊的參數(shù)設(shè)置：雙擊該模塊，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，在這里對(duì)該模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 在這次仿真中，正常的工作情況 下，三相電源的相電壓幅值為 220V，頻率50HZ，相位分別是： A 相 0 deg， B 相 120 deg， C 相 120 時(shí)間（ sample time）設(shè)置為 0。測(cè)量儀器（ measurements）設(shè)置為 Voltage(電壓表 )。 圖 44 交流電源參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 ㈡ 電機(jī)復(fù)合測(cè)量儀（ Machines Measurement Demux） 模塊的參數(shù)設(shè)置：該模塊用來測(cè)量電動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行狀態(tài)下相關(guān)的動(dòng)態(tài)參數(shù)。它能夠測(cè)量的參數(shù)很多，這次仿真模型只需測(cè)量出定子電流，轉(zhuǎn)子電流，轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩就可 以反映出電機(jī)的基本運(yùn)行狀態(tài)。相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下圖： 圖 45 電機(jī)復(fù)合測(cè)量儀參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 ㈢ Asynchronous Machine pu Units 模塊的參數(shù)設(shè)置 ：在該模塊的參數(shù)對(duì)話框中將轉(zhuǎn)子類型（ rotor type）選為 wound,即選擇了繞線型轉(zhuǎn)子。具體參數(shù)設(shè)置如下圖： 圖 46 Asynchronous Machine pu Units 模塊 參數(shù)對(duì)話框 其中，對(duì)于參考系（ reference frame）的選擇應(yīng)根據(jù)不同的仿真情況分別確定，每個(gè)參考系的適用情況如下： ⒈定子參考系（ stationary）：適用于 定子三相電壓不平衡、非連續(xù)，同時(shí)轉(zhuǎn)子三相電壓是平衡 或 為 0 時(shí) 的情況 。 ⒉轉(zhuǎn)子參考系（ rotor）：適用于 轉(zhuǎn)子三相電壓不平衡、非連續(xù) ，同時(shí)定子三相電壓 平衡的 情況 。 ⒊同步（ synchronous）和定子（ stationary）參考系：適用于 定子和轉(zhuǎn)子電壓都為連續(xù)、 平衡 時(shí) 的情況。 ㈣常值模塊 |（ Constant）的參數(shù)設(shè)置：該模塊在本次仿真中用來表示負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小，對(duì)它的參數(shù)設(shè)置應(yīng)根據(jù)異步電機(jī)的帶載能力和仿真過程中的不同情況分別設(shè)置，具體如下： 空載運(yùn)行時(shí)，設(shè)置為 0 負(fù)載運(yùn)行時(shí)，設(shè)置 為 10 堵轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，設(shè)置為 10 電壓不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，設(shè)置為 10 圖 47 常值模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 ㈤選擇模塊（ Selector）的參數(shù)設(shè)置：該模塊于示波器配合，表示測(cè)量不同對(duì)象。當(dāng)所測(cè)對(duì)象為定子電流或轉(zhuǎn)子電流時(shí)，通過對(duì)他參數(shù)的改變，可以選擇測(cè)量 A、B、 C 相的電流，也可以同時(shí)測(cè)量其中任意兩相或三相的電流，方便比較不同相電流的各自特點(diǎn)。以下為具體設(shè)置原則： 測(cè)量 A 相電流， elements 參數(shù)設(shè)置為 1 測(cè)量 B 相電流， elements 參數(shù)設(shè)置為 2 測(cè)量 C 相電流， elements 參數(shù)設(shè)置為 3 測(cè)量其中任意兩相時(shí) ， elements 參數(shù)可設(shè)置 [1 2]、 [1 3]、 [2 3]，分別表示測(cè)量 A、 B， A、 C， B、 C 相的電流。 同理，同時(shí)測(cè)量三相的電流時(shí)， elements 參數(shù)設(shè)置為 [1 2 3] 圖 48 選擇模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 ㈥增益模塊（ gain）的參數(shù)設(shè)置：本次仿真要將增益模塊的參數(shù)設(shè)置為 30/pi,這樣就把轉(zhuǎn)速的單位由 rad/s 換算為 r/min. 圖 49 增益模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 對(duì)于電壓表（ Voltage Measurement）模塊和示波器（ scope）模塊的參數(shù)，均采用默認(rèn)值即可，這里不再贅 述。 圖 410 電壓表模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 圖 411 示波器模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 第三節(jié) 仿真參數(shù)的設(shè)置 啟動(dòng)仿真之前，需要先對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。設(shè)定的項(xiàng)目主要是仿真時(shí)間、仿真精度、仿真算法等。以上參數(shù)對(duì)于正確進(jìn)行仿真研究是比較關(guān)鍵的，因此，每次進(jìn)行仿真之前，應(yīng)根據(jù)仿真的不同特點(diǎn)和要求，設(shè)定合適的參數(shù)。 點(diǎn)擊仿真模型窗口中 simulation 菜單下的 Parameters 項(xiàng)，彈出仿真參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，共五頁。直接關(guān)系到仿真結(jié)果的是前兩頁，即 solver 頁和 workspace頁。具體參數(shù)設(shè)置如下圖： ㈠ solver 頁。 ⒈將 simulation time（仿真時(shí)間）的 start time 項(xiàng)（仿真起始時(shí)間）設(shè)置為 0，stop time 項(xiàng)（仿真結(jié)束時(shí)間），堵轉(zhuǎn)時(shí)設(shè)置為 4，其他情況下設(shè)置為 10. ⒉ Solver options（ 仿真算法 ），分為定步長（ fixedstep）和變步長（ variablestep）兩種。對(duì)于定步長算法，可在 Fixed step size 框中指定步長，也可以選擇 auto（自動(dòng)），對(duì)于離散系統(tǒng)一般選擇定步長算法。對(duì)于變步長算法選擇步長范圍用 auto. ⒊ Error Tolerance(誤 差限度 )：算法誤差分為 Relative tolerance（相對(duì)限度）和 Absolute tolerance（絕對(duì)限度） ，是當(dāng)前狀態(tài)值與當(dāng)前狀態(tài)估計(jì)值的差值。本次仿真系統(tǒng)的精確度，在堵轉(zhuǎn)情況下設(shè)為 ，其余情況設(shè)為 。 本頁其余框的參數(shù)都采用默認(rèn)值，并不影響仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。