基于matlab-simulink的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真(參考版)
2025-06-26 14:01本頁面
【正文】 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(shí)可以嘗試不同的控制方式，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。（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。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)。 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(duì)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(dòng)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)。（4） 由上圖可知，這個(gè)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。（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(shí)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。穩(wěn)態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)子角速度約為120rad/s。 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(dòng)的瞬間，定子電流的峰值可達(dá)450A，在恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)階段，定子電流基本上保持在150A。一般情況下設(shè)置“Limit data points to last”為500000，本文也是如此。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。系統(tǒng)有兩種輸出方式：“示波器”以及“out1”輸出模塊。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。修改電機(jī)測(cè)試信號(hào)分配器的輸出端子，使其輸出端分別為電磁轉(zhuǎn)矩、。 異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)仿真模型： 異步電動(dòng)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。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。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(duì)話框，對(duì)其進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。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(dòng)，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(shí)間常數(shù) （Integral）為300；（3）微分時(shí)間常數(shù)（Derivative）為0（PI控制）。限幅器、速度反饋環(huán)節(jié)也一樣。實(shí)際調(diào)速時(shí)，給定信號(hào)是在一定的范圍內(nèi)變化的，我們可以通過仿真實(shí)踐，確定給定信號(hào)允許的變化范圍[4]。 輸入源模塊組然后雙擊該模塊的圖標(biāo)，打開參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，在該系統(tǒng)中用到兩個(gè)給定模塊，分別將給定值（Constent value）設(shè)置為20以及0兩個(gè)?？刂齐娐返挠嘘P(guān)參數(shù)設(shè)置如下：速度反饋系數(shù)設(shè)為20；調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)置分別是：ASR：；；上下限幅為[4000]；其它沒做說明的為系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)。 電動(dòng)機(jī)測(cè)試信號(hào)分配器參數(shù)設(shè)置對(duì)話框及參數(shù)選擇圖中：ir_abc：轉(zhuǎn)子電流ira,irb,irc；
ir_qd：同步dq坐標(biāo)下的q軸下的轉(zhuǎn)子電流ir_q和d軸下的轉(zhuǎn)子電流ir_d；
phir_qd：同步dq坐標(biāo)下的q軸下的轉(zhuǎn)子磁通phir_q和d軸下的轉(zhuǎn)子磁通phir_d；
vr_qd：同步dq坐標(biāo)下的q軸下的轉(zhuǎn)子電壓vr_q和d軸下的轉(zhuǎn)子電壓vr_d；
is_abc：定子電流isa,isb,isc；
is_qd：同步dq坐標(biāo)下的q軸下的定子電流is_q和d軸下的定子電流is_d；
phir_qd：同步dq坐標(biāo)下的q軸下的定子磁通phis_q和d軸下的定子磁通phis_d；
vs_qd：同步dq坐標(biāo)下的q軸下的定子電壓vs_q和d軸下的定子電壓vs_d；
wm：電機(jī)的轉(zhuǎn)速wm；
Te：電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩Te；
Thetam：電機(jī)轉(zhuǎn)子角位移Thetam[1]。在本文中用鼠籠式（Squirrel－cage）異步電動(dòng)機(jī)；
（2）參考坐標(biāo)系（Reference Frame）：參考坐標(biāo)列表框，可以選擇轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系（Rotor）、靜止坐標(biāo)系（Stationary）、同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（Synchronous）。雙擊異步電動(dòng)機(jī)的模型，即了得到參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。國際單位制下的異步電動(dòng)機(jī)模型符號(hào)如圖所示[2]： 異步電動(dòng)機(jī)模塊其電氣連接和功能分別為：
A，B，C：交流電機(jī)的定子電壓輸入端子；
：電機(jī)負(fù)載輸入端子，一般是加到電機(jī)軸上的機(jī)械負(fù)載；
a,b,c:繞線式轉(zhuǎn)子輸出電壓端子，一般短接，而在鼠籠式電機(jī)為此輸出端子；
m:電機(jī)信號(hào)輸出端子，一般接電機(jī)測(cè)試信號(hào)分配器觀測(cè)電機(jī)內(nèi)部信號(hào)，或引出反饋信號(hào)[2]。 交流異步電動(dòng)機(jī)的建模和參數(shù)設(shè)置在Power System工具箱中有一個(gè)電機(jī)模塊庫，它包含了直流電機(jī)、異步電機(jī)、同步電機(jī)以及其他各種電機(jī)模塊。同步電源與6脈沖觸發(fā)器符號(hào)圖如下所示[4]： 同步脈沖觸發(fā)器子系統(tǒng)同步脈沖觸發(fā)器封裝后子系統(tǒng)符合如下： 同步脈沖觸發(fā)器封裝后子系統(tǒng)符號(hào)
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