【正文】 根據(jù)交流發(fā)電系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理，可以得出如圖 所示的電壓單環(huán)。單環(huán)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，但 動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較雙環(huán)會(huì)慢些，但不影響仿真目的 。 圖 雙環(huán) 調(diào)壓模塊仿真模型 雙環(huán)調(diào)制系統(tǒng)比單環(huán)調(diào)制系統(tǒng)多一個(gè)勵(lì)磁電流環(huán)，在調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓 U+變化時(shí)，外環(huán)及內(nèi)環(huán)作用都會(huì)使勵(lì)磁電流 If 向相反方向變化。雙環(huán) 系統(tǒng)調(diào)壓控制結(jié)構(gòu)如圖 所示。 對(duì)于變頻交流發(fā)電系統(tǒng)，要求其帶寬更寬，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快。采用不同的 PI 參數(shù) ,對(duì)控制系統(tǒng)的性能將會(huì)不一樣 ,因此 PI 參數(shù)的調(diào)節(jié)和優(yōu)化決定了控制系統(tǒng)最終能達(dá)到的控制性能 ,PI 參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。適應(yīng)性強(qiáng) 。據(jù)統(tǒng)計(jì) ,在工業(yè)過程控制中 95%以上的控制回路都具有 PI 結(jié)構(gòu) ,而且許多高級(jí)控制都是以 PI控制為基礎(chǔ)的。電壓檢測(cè)環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)反映被調(diào)節(jié)量（調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓），并輸出至比較環(huán)節(jié)，與給定值進(jìn)行比較，當(dāng)調(diào)節(jié)點(diǎn)電壓偏離給定值時(shí)，比較環(huán)節(jié)輸出偏差信號(hào)，此偏差信號(hào)經(jīng) PI 調(diào)節(jié)和放大環(huán)節(jié)后，通過執(zhí)行環(huán)節(jié)改變占空比改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，從而起到調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出電壓，達(dá)到穩(wěn)定電源系統(tǒng)電壓的作用。為提高電源系統(tǒng)工作的安全可靠性，現(xiàn)代飛機(jī)調(diào)壓器往往除了基本調(diào)壓功能外，還包括一些擴(kuò)展功能，如：軟起動(dòng)；勵(lì)磁電流限制、保護(hù)；自檢測(cè)；過壓限制及各種故障保護(hù)等；有并聯(lián)要求的電源系統(tǒng)，調(diào)壓內(nèi)還應(yīng)有負(fù)載（無功功率）均衡電路及相關(guān)控制電路。 系統(tǒng)由調(diào)壓器和發(fā)電機(jī)組成，發(fā) 電機(jī)是系統(tǒng)的調(diào)節(jié)對(duì)象，調(diào)壓器是系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器。為下面的調(diào)壓系統(tǒng)的建模奠定了基礎(chǔ)。 本章小結(jié) 本章先 簡單介紹了三級(jí)無刷交流發(fā)電機(jī)和二級(jí)無刷交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理， 建立了同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，用派克變換推導(dǎo)出其狀態(tài)方程 ，接下來對(duì)其進(jìn)行了 Simulink 建模和 PSB建模。 if1p o w er g u iD i s c r et e ,T s = 1 e 006 sv+v+U n i v er s al B r i d g eABC+T h r ee P h as eABCABCS co p e 9S co p e 7S co p e 6S co p e 5S co p e 2S co p e 1M a i n G e nnUoutI ou tifUf +Uf ABCgndE x i t e rnUoutI ou tIfUf +Uf ABCgndD C n1 圖 電磁式無刷交流發(fā)電機(jī)模型 其輸入輸出接口中，僅有轉(zhuǎn)速是 Simulink 信號(hào)，其余的均為 PSB 信號(hào)，可以直接與其他 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 23 PSB 模塊相連。 電磁式 無刷 交流發(fā) 電機(jī)的 PSB模型 三級(jí)無刷交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁機(jī)和主發(fā)電機(jī)均為電勵(lì)磁式同步電機(jī)， 應(yīng)用上面得到的同步電機(jī) PSB 模型，與 MATLAB 提供的三相整流橋相連，就形成了無刷勵(lì)磁同步電機(jī)的 PSB 模型。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 22 Mu1gnd4c3b2a1v+v+v+ 圖 在 MATLAB/Simulink 應(yīng)用這一同步電機(jī)的 PSB 模型，可方便與其他的電路、控制模型組合，進(jìn)行混合仿真。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 21 T h e t a2w11s2 * pi1 / 30n1 圖 ωTheta模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 為三相電流源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部如圖 所示。其阻值為 10Ω，對(duì)模型的影響是可以忽略的。用電壓檢測(cè)模塊測(cè)得電機(jī)電樞的三相輸出電壓和勵(lì)磁繞組的輸入電壓，反饋回電機(jī)模型，求得相應(yīng)的電流后，用受控電流源來驅(qū)動(dòng)輸出，從而實(shí)現(xiàn)了 Simulink模型和 PSB 模型的連接。 3 號(hào)輸入端是電機(jī)轉(zhuǎn)速的給定，由拖運(yùn)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)決定； 3 輸出端分別是電機(jī)三相電流、電壓 和轉(zhuǎn)矩的檢測(cè)端，這幾個(gè)都是 Simulink 端，可以與 Simulink 模型相連接。這使得電機(jī)的狀態(tài) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 20 方程模型和電路的拓?fù)淠Ｐ湍軌蛳嗷ソ粨Q信息，從而結(jié)合在一個(gè)混合模型中。 U d q 01abc _ to _ dq 0T r a n s f o r m a t i o nabcs i n _ co sdq 0c o ss i nT h e t a2U a b c1 圖 dq變換部分 i a b c1dq 0 _ to _ abcT r a n s f o r m a t i o ndq 0s i n _ co sabcc o ss i nT h e t a2i d q 01 圖 dq反變換部分 同步電機(jī)的 PSB模型 PSB 中的電壓 /電流檢測(cè)模塊和 受控電壓源 /電流源是溝通 Simulink 模型和 PSB 模型的橋梁。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 19 ef4Te3if2i a b c1dq 0 abci d q 0T h e t ai a b cabc dq 0UabcT h e t aUdq 0T e r m i n a t o rf ( u ) du / dtC o r e D Q 0Udq 0wUfi d q 0Ph i d q 0Ph i fEfifUf4T h e t a3w2U a b c1 圖 同步電機(jī)的 Simulink模型 其中 dq 變換和 dq 反變換部分（即圖 中 abcdq0 和 dq0abc 部分）分別如圖 和圖 所示。加上了 dq 變換和 dq 反變換后，模型的輸入量就變成了 Ua、 Ub、 Uc、 ω,而輸出變量則變?yōu)榱?ia、ib、 ic、 if。 Uqi 0id1 / LfifM a fM a f1 / LdUdP h i qRaRa 1 / Lq 1 / L 0RaP h i 0if5Ef4P h i f3P h i d q 02i d q 011s1s1s1s K K K K K K 3 . 1 K K K Uf3w2U d q 01Ph i fPh i diqiqU 0 圖 同步電機(jī)的核心模型 同步電機(jī)的 Simulink 模型如圖 所示。 2，磁鏈方程 d d f0 0 0f0 0 00 0 0 00 0 0 0 0=0 0 00 0 00 0 0 0Ddq q Q qf f R fD D R D DQ Q Q QL M M iL M iLiM L M iM M L iM L i???????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? （ 233） 3， 轉(zhuǎn)矩方程 * * q* q* *=e d dT i i?? （ 234） 數(shù)學(xué)模型 綜上所述 ，在忽略了電機(jī)的飽和、磁滯等因素之后，同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型可以用如下的兩組派克方程表示 ： 磁鏈方程： d d f0 0 0f0 0 00 0 0 00 0 0 0 0=0 0 00 0 00 0 0 0Ddq q Q qf f R fD D R D DQ Q Q QL M M iL M iLiM L M iM M L iM L i???????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 電壓方程： 0 0 0p r +d d q dq q d qf f f fD D D DQ Q Q Quiu p r iu p r iu p r iu p r iu p r i? ? ?? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 轉(zhuǎn)矩可表達(dá)為： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 18 ? ?d3= i 2e p d q qT p i?? 同步電機(jī)的 Simulink 模型 在 MATLAB/Simulink 中， 中推導(dǎo)出的數(shù)學(xué)模型可以用如圖 所示的 Simulink 模型來表示。則式（ 218）可化為 11fup= +a b c a b c a b c a b cf D Q D Q f D Q f D QriC C C CCu p r iI I I II?? ???? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? 即 0 0 0u r =+d q a b c d q d qfD Q fD Q fD Q fD QC p iu p r i??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 220） 由矩陣乘積的微分性質(zhì)可得 ? ? ? ? ? ?100= = p Ca b c a b c a b c d q d qCp p C p C p C? ? ? ? ??? （ 221） 由式（ 215）（ 216）（ 217）可得 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 15 ? ? 10 + 1 0= 1 0 00 0 0p C C ?????????? （ 222） 將式（ 222）代入（ 221）得 q0=+0abc dq dC p p??? ? ?????????? （ 223） 將（ 223）代入（ 220）得 dq0 坐標(biāo)下有名值電壓方程為 0 0 0p r +d d q dq q d qf f f fD D D DQ Q Q Quiu p r iu p r iu p r iu p r iu p r i? ? ?? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 224） 2，磁鏈方程： abc 坐標(biāo)下的磁鏈方程 (25)可改寫為 a b c 1 1 1 22 1 2 2= abcfD Q fD QiLL iLL?? ?? ? ? ???? ? ? ?????? ? ? ? （ 225） 與電壓方程相似，兩邊左乘矩陣（ 219），經(jīng)整理后可得： 10 0 01 1 1 212 1 2 2= =d q d q d qS S S RfD Q fD Q fD QR S R RiiLLC L C C L LLL C L