基于matlab-simulink的交流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真-資料下載頁
2025-06-23 14:01本頁面
【正文】 PI控制，比例和積分參數(shù)的設(shè)置要根據(jù)系統(tǒng)的仿真結(jié)果不斷地變化改動，以得到最穩(wěn)定的輸出特性以及動態(tài)特性。限幅器、速度反饋環(huán)節(jié)也一樣。具體方法是分別設(shè)置這些參數(shù)的一個較大和較小的值進(jìn)行仿真，弄清它們對系統(tǒng)性能影響的趨勢，據(jù)此逐步將參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。PID Controller位于Simulink Extras/Additional Linear中，： Simulink Extras/Additional Linear模塊組在此仿真中，經(jīng)過不斷地變化改動，最終確定轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器為（1）比例常數(shù)（Proportional）為30；（2）積分時間常數(shù) （Integral）為300；（3）微分時間常數(shù)（Derivative）為0（PI控制）。 限幅器的建模和參數(shù)設(shè)置限幅器模塊位于Simulink/Commonly Used Blocks模塊庫中，：限幅值的值設(shè)置為[4000]。具體參數(shù)設(shè)置步驟如下： 雙擊限幅器圖標(biāo)，得到限幅器參數(shù)設(shè)置對話框，對其進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。根據(jù)題目要求，通過不斷地試驗(yàn)，最后設(shè)定限幅器的參數(shù)值為[12]：最大值（Upper limit）：400最小值（Lower limit）：0 系統(tǒng)仿真參數(shù)的設(shè)置在MATLAB的模型窗口下打開“simulink”菜單，進(jìn)行“simulink parameters”設(shè)置，點(diǎn)擊“simulink parameters”菜單后，得到仿真參數(shù)對話框，： 系統(tǒng)仿真參數(shù)的設(shè)置由于系統(tǒng)的多樣性，沒有一種仿真算法是萬能的。在不同的系統(tǒng)中需要采用不同的仿真算法，到底采用哪一種算法更好，這需要實(shí)踐，從仿真能否進(jìn)行仿真的速度、仿真的精度等方面進(jìn)行比較選擇。在此仿真中，通過實(shí)踐我們在仿真中所選擇的算法為ode23s。仿真開始實(shí)踐Start time一般設(shè)為0，Stop time根據(jù)實(shí)際需要而定，一般只要能夠仿真出完整的波形就可以了。在此論文中，我Stop time們設(shè)置Stop time為默認(rèn)值為30[4]。 異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)仿真模型： 異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型其中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的參數(shù)，限幅值參數(shù)，仿真參數(shù)設(shè)置都已經(jīng)在前面介紹過，這里反饋參數(shù)K選擇為20，其他都設(shè)置為默認(rèn)值。由上圖可得到交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速特性。修改電機(jī)測試信號分配器的輸出端子，使其輸出端分別為電磁轉(zhuǎn)矩、。當(dāng)建模和參數(shù)設(shè)置完成后，即可開始進(jìn)行仿真。在MATLAB的模型窗口打開“Simulink”菜單，點(diǎn)擊“Start”命令后，系統(tǒng)開始進(jìn)行仿真，仿真結(jié)束后可輸出仿真結(jié)果。然后根據(jù)輸出結(jié)果，觀察系統(tǒng)是否穩(wěn)定，如果不穩(wěn)定，則 繼續(xù)修改系統(tǒng)中的積分參數(shù)、比例參數(shù)等參數(shù)，直到系統(tǒng)穩(wěn)定為止。系統(tǒng)有兩種輸出方式：“示波器”以及“out1”輸出模塊。本文采用示波器觀察輸出結(jié)果。運(yùn)行結(jié)束后，只要在系統(tǒng)的模型圖上雙擊“示波器”圖標(biāo)即可。通過“示波器”模塊觀察仿真輸出，則要對“示波器的“Limit data points to last”的值要設(shè)的大一點(diǎn)，否則”Figure”數(shù)尺的圖形會不完整。一般情況下設(shè)置“Limit data points to last”為500000，本文也是如此。示波器數(shù)尺結(jié)果如下：。 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速特性 交流調(diào)壓調(diào)速電磁轉(zhuǎn)矩輸出 交流調(diào)壓調(diào)速電路三相定子電流輸出從上圖中系統(tǒng)的輸出，可以看出在開始啟動的瞬間，定子電流的峰值可達(dá)450A，在恒轉(zhuǎn)矩啟動階段，定子電流基本上保持在150A。在恒轉(zhuǎn)矩階段，轉(zhuǎn)矩保持在極限值300N m。，穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)子角速度約為120rad/s。最終可以得到如下結(jié)論：（1） ，系統(tǒng)反應(yīng)速度比較快，上升時間比較短。（2） 利用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的飽和特性，使得系統(tǒng)保持恒定最大允許電流，在盡可能短的時間內(nèi)建立轉(zhuǎn)速，在退飽和實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無靜差特性。（3） 由于采用PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成了轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的無靜差系統(tǒng)，在負(fù)載變化和電網(wǎng)電壓波動等擾動情況下，保持系統(tǒng)的恒定輸出。（4） 由上圖可知，這個曲線結(jié)果和實(shí)際電機(jī)運(yùn)行的結(jié)果相似，系統(tǒng)的建模和仿真是成功的。4 結(jié)論交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)具有線路簡單，價格便宜，使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)，所以在實(shí)際的工程中得到廣泛的應(yīng)用。 詳細(xì)研究了三相交流調(diào)壓電路，并通過MATLAB的SIMULINK 電力系統(tǒng)工具箱分別對其主電路和控制電路進(jìn)行了建模和參數(shù)設(shè)置，最終建立了異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，根據(jù)輸出的仿真結(jié)果，簡單分析了該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速輸出、電磁轉(zhuǎn)矩輸出以及三相定子電流輸出，驗(yàn)證了交流調(diào)壓電路的工作原理以及系統(tǒng)模型的正確性，為交流調(diào)速系統(tǒng)今后的發(fā)展及應(yīng)用奠定了良好的理論基礎(chǔ)。在系統(tǒng)中，由于非線性環(huán)節(jié)線性化處理、近似處理、調(diào)節(jié)器的飽和非線性等因素導(dǎo)致了工程設(shè)計與性能要求有差別，從而仿真出的波形不是很理想，抗擾性能不夠強(qiáng)等等缺點(diǎn)。所以在系統(tǒng)的仿真過程中必須經(jīng)過大量的調(diào)試和參數(shù)的修改，才能得出超調(diào)量小、抗干擾性能較好調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。造成系統(tǒng)的工程設(shè)計方法與仿真實(shí)驗(yàn)之間有差距的原因總結(jié)如下：（1）工程設(shè)計方法在設(shè)計過程中做了很多近似的處理，而這些簡化處理要在一定的條件下才成立。（2）仿真實(shí)驗(yàn)在建模過程中忽略了非線性因素和次要因素。（3）用MATLAB/SIMULINK軟件是控制系統(tǒng)功能的完善，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制容易，構(gòu)造模型簡單的強(qiáng)大的動態(tài)仿真工具。該方法經(jīng)濟(jì)又方便，能大大縮短科研開發(fā)的速度，提高開發(fā)效率，同時可以嘗試不同的控制方式，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)
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