畢業(yè)設(shè)計(jì)-同步電動(dòng)機(jī)的matlab仿真-資料下載頁(yè)
2024-12-03 19:43本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】貌，使它和異步電機(jī)一樣成為調(diào)速電機(jī)大家庭的一員。本文針對(duì)同步電機(jī)中具有代表性的凸極機(jī)，數(shù)學(xué)模型，并將其進(jìn)行派克變換，轉(zhuǎn)換成易于計(jì)算機(jī)控制的d/q坐標(biāo)下的模型。系統(tǒng)啟動(dòng)仿真后，在經(jīng)歷了一開(kāi)始的振蕩后，各輸出相對(duì)于輸出時(shí)間的響應(yīng)較穩(wěn)定。
【正文】 t ion M A T LA B F c n s 1 I nt eg ra t or f (u ) F D em ux D em ux 4 w 3 f c s 2 f bs 1 f as 圖 43 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊 其原理是將三相電流表示為矩陣格式，而后用 matlab fuction 模塊實(shí)現(xiàn)矩陣乘法，乘上派克矩陣式（ 34），結(jié)果即為 d/q 坐標(biāo)下的 dq 兩相電壓。 0 相可忽略不計(jì)。 電機(jī) 電機(jī)模塊實(shí)際是一個(gè)矢量運(yùn)算模塊，其原理見(jiàn)式（ 315） 圖 44 電機(jī)控制框圖 運(yùn)用了四個(gè) fuction 模塊分別實(shí)現(xiàn)了式 (35)的功能，最后輸出定子、轉(zhuǎn)子的各相電流 設(shè)計(jì)完成后封裝為如圖（ 41）中的 subsystem 模塊。 宿遷 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 電磁轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩的運(yùn)算實(shí)現(xiàn)見(jiàn)式（ 39）將電機(jī)的輸出定子、轉(zhuǎn)子 dq 兩相的電流通過(guò)相乘、相加這兩個(gè)數(shù)學(xué)模塊及一個(gè)增益模塊得到輸出的電磁轉(zhuǎn)矩 設(shè)計(jì)模塊如圖（ 45）右上部分 6 wm 5 i q r p 4 i d r p 3 TE 2 i q s 1 i d s S u m 1 S u m V d s V q s w V d r p V q r p wr i d s i q s i d r p i q r p S u b sy st e m P r o d u ct 1 P r o d u ct s 1 I n t e g r a t o r 1 / J G a i n 3 Bm G a i n 2 P / 2 G a i n 1 K G a i n 6 TL 5 V q r p 4 V d r p 3 w 2 V q s 1 V d s 圖 45 轉(zhuǎn)矩輸出及反饋控制框圖 控制反饋 環(huán)節(jié) 因?yàn)槲⒎汁h(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)而言動(dòng)蕩較大，調(diào)試費(fèi)事，因此本設(shè)計(jì)的控制器是一個(gè)傳統(tǒng)的 PI控制器，經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，該控制器能很好的控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如圖 (45)下方所示 .調(diào)試中可以以改變 Bm 的值來(lái)調(diào)整輸出。機(jī)械轉(zhuǎn)速的輸出見(jiàn)式 (310)。 宿遷 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 第 5章 系統(tǒng)仿真運(yùn)行 輸出結(jié)果穩(wěn)定情況 仿真前各常量的取值如下： rs= r’r= Ω J=Lls=Llr’= Lm= Ls= Bm=0 輸入的 abc 三相電流經(jīng)轉(zhuǎn)換后得出的 dq 相電壓時(shí)間相應(yīng)如下： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10020406080100120140160180200V q s / v t i m e / s 圖 51 q 相電壓時(shí)間相應(yīng) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 104202468x 1 01 1V d s / v t i m e / s 圖 52 d 相電壓時(shí)間響應(yīng) 電壓流進(jìn)電機(jī)內(nèi)部，經(jīng)過(guò)內(nèi)部一系列作用后，輸出定子、轉(zhuǎn)子的 dq 相電流響應(yīng)如圖(53)(58)所示。由以下響應(yīng)圖可知：由于一開(kāi)始電壓不是瞬間攀升，而是在短時(shí)間內(nèi)由一定幅度攀升到峰值，而且由于外部負(fù)載轉(zhuǎn)矩的加入，勢(shì)必輸出會(huì)有不穩(wěn)定，在控制器的反饋控制下，由圖 57 可見(jiàn)輸出電磁轉(zhuǎn)矩在經(jīng)歷了一開(kāi)始短時(shí)間的波動(dòng)后，在仿真開(kāi)始 2 秒后即趨向于 穩(wěn)定，由圖 58 可見(jiàn)輸出的機(jī)械轉(zhuǎn)速則穩(wěn)步提高，最后穩(wěn)定在 1800r/m 的峰值附近。 宿遷 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 17 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 001020304050I q s / A t i m e / s 圖 53 定子 q 相電流的時(shí)間響應(yīng) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1005101520253035I d s / A t i m e / s 圖 54 定子 d 相電流的時(shí)間響應(yīng) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0505I d r p / A t i m e / s 圖 55 轉(zhuǎn)子 d 相電流的時(shí)間響應(yīng) 宿遷 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 18 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0010I q r p / A t i m e / s 圖 56 轉(zhuǎn)子 q 相電流的時(shí)間響應(yīng) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 105051015202530354045T E N / m t i m e / s 圖 57 電磁轉(zhuǎn)矩的時(shí)間響應(yīng) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100200400600800100012001400160018002021w m r a d / s t i m e / s 圖 58 輸出轉(zhuǎn)速的時(shí)間響應(yīng) 宿遷 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 結(jié)論 由于面向?qū)ο蠹夹g(shù)存在一系列突出優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)這種技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視，對(duì)它的應(yīng)用和研究遍及計(jì)算機(jī)軟件和硬件的各個(gè)領(lǐng)域。用模塊化、抽象、局部化和模塊獨(dú)立等原理及結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)技術(shù)指 導(dǎo)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，能夠提高軟件的開(kāi)發(fā)效率，增加軟件的可理解性和可維護(hù)性。當(dāng)功能需求變化時(shí)，無(wú)須重新創(chuàng)建工程，只須在原有的基礎(chǔ)上作一些增加、刪除或修改即可。而且如要產(chǎn)生新的功能也可用原有的類(lèi)派生而成，可繼承原有類(lèi)中可重用的部分，這樣就可以減少不必要的工作量。 本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了 MATLAB/Simulink 模擬了同步電機(jī)的起動(dòng)運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要障礙在于電機(jī)數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)得出，一旦得出數(shù)學(xué)模型，建模的工作就能較輕松的進(jìn)行。由于計(jì)算機(jī)仿真模擬必然是今后工業(yè)研究發(fā)展的主要手段，因此本設(shè)計(jì)對(duì)今后的仿真工作有一定的參考。然而對(duì)于同步電機(jī)而言，實(shí)際運(yùn)用中的主要調(diào)速手段為變頻控制，因此有必要在今后的研究工作中加入變頻器控制從而體現(xiàn)其實(shí)用價(jià)值。 宿遷 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20 致謝 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成過(guò)程中，得到許多老師和同學(xué)的幫助與鼓勵(lì)，使我能夠順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在此對(duì)他們表示衷心的感謝。 首先，我誠(chéng)摯地感謝我的老師 汪勇。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、對(duì)知識(shí)不懈的追求，必將使我受益終身。汪 老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予了我諄諄教誨和無(wú)私幫助。本論文從選題到系統(tǒng)調(diào)試成功到最后成文，無(wú)不傾注著柴老師的心血。在此論文 脫稿之際，我再一次向他致以最誠(chéng)摯的謝意。 在我漫長(zhǎng)的求學(xué)生涯中，傾注了父母一生的心血，是他們多年來(lái)的辛勤付出，使我能順利完成學(xué)業(yè)，還要感謝我的同學(xué)們給我的支持和鼓勵(lì)，使我一直以來(lái)能夠堅(jiān)持努力。再次給他們獻(xiàn)上最誠(chéng)摯的謝意并以最深的祝福。 感謝所有關(guān)心和幫助我的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友和親人。 宿遷 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 參考文獻(xiàn) 1． 陳伯石 . 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)（第 2 版） . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021。 2． 薛定宇 陳陽(yáng)泉 . 系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用 . 北京：清華大學(xué)出版社， 2021。 3． 陳衍 . 同步電機(jī)運(yùn)行基本理論與計(jì)算機(jī)算法 . 北京：水力電子出版社， 1992。 4． 李發(fā)海 王巖 電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 2 版） . 北京：清華大學(xué)出版社， 1994。 5． 李海濤 鄧櫻 . 基礎(chǔ)與應(yīng)用技巧 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2021。 6. 劉啟新 電力與拖動(dòng)基礎(chǔ) （第 2 版） 北京：中國(guó)電力出版社， 2021。 7. 洪乃剛 電力電子和電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021
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