【正文】 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(guò)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(kāi)MATLAB軟件，啟動(dòng)SIMULINK模塊庫(kù)，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(kāi)。⒊利用Launch pad子窗口中的SIMULINK下的Labrary Brower命令打開(kāi)。㈡空白模型的建立SIMULINK模塊庫(kù)建立起來(lái)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(kù)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。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(kù)，在模塊庫(kù)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(kù)的Electrical Sources子庫(kù)中。⒉伏特表（Voltage Measurement）：在library:powerlib模塊庫(kù)的Measurements子庫(kù)中。⒊連接母線（bus bar(mask)(link)）：在library:powerlib模塊庫(kù)的connectors子庫(kù)中。⒋示波器（scope）:在Simulink庫(kù)的sinks子庫(kù)中。⒌電機(jī)復(fù)合測(cè)量?jī)x（Machines Measurement Demux）：在library:powerlib模塊庫(kù)中的machines子庫(kù)中。⒍繞線型異步電動(dòng)機(jī)（Asynchronous Machine pu Units）:在library:powerlib模塊庫(kù)中的machines子庫(kù)中。⒎常值模塊(Constant)：在Simulink庫(kù)的sources子庫(kù)中。⒏選擇模塊(Selector)：在Simulink庫(kù)的Signal Routing子庫(kù)中。⒐增益模塊(Gain)：在Simulink庫(kù)的Math Operations子庫(kù)中。圖43 powerlib模塊庫(kù)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(lái)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(lái)。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(kāi)鼠標(biāo)，即可將兩個(gè)模塊連接起來(lái)。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(shuō)，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(lái)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 （sample time）設(shè)置為0。測(cè)量?jī)x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?jī)x（Machines Measurement Demux）模塊的參數(shù)設(shè)置：該模塊用來(lái)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?jī)x參數(shù)設(shè)置對(duì)話框㈢Asynchronous 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?yàn)?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(lái)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(guò)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(guò)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?qū)τ陔妷罕恚╒oltage 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(yè)。直接關(guān)系到仿真結(jié)果的是前兩頁(yè)，即solver頁(yè)和workspace頁(yè)。具體參數(shù)設(shè)置如下圖：㈠solver頁(yè)。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10.⒉Solver options（仿真算法），分為定步長(zhǎng)（fixedstep）和變步長(zhǎng)（variablestep）兩種。對(duì)于定步長(zhǎng)算法，可在Fixed step size框中指定步長(zhǎng)，也可以選擇auto（自動(dòng)），對(duì)于離散系統(tǒng)一般選擇定步長(zhǎng)算法。對(duì)于變步長(zhǎng)算法選擇步長(zhǎng)范圍用auto.⒊Error 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。本頁(yè)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。