【正文】 n）的數(shù)值 y（ n）直接求得后一點 t（ n+1）的數(shù)值 y（ n+1），而不需要其它信息，也就是說它能夠自啟動，這樣的方法我們稱為單步法。 可以 在 MATLAB的命令窗口直接鍵入 Powerlib。運行SIMULINK以后，打開 Blocksetamp。由基本模塊又形成了其它的一些專用庫， MATLAB中提到的工具箱，很多在SIMULINK中都形成了專用模塊庫，仿真起來簡單快捷，尤 其是其中的電氣系統(tǒng)模塊庫（ Power System Blockset） ， 為電氣系統(tǒng)仿真省去了復(fù)雜的電機建模 過程，它提供了極為有用的電力電子器件模塊， 使仿真變得便捷。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型， SIMULINK提供了一個建立模型 方塊圖的圖形用戶接 口 (GUI)， 這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。 MATLAB 可以完成以下工作： （ 1） 數(shù)值分析 （ 2） 數(shù)值和符號計算 （ 3） 工程與科學(xué)繪圖 （ 4） 控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿 真 （ 5） 數(shù)字圖像處理 技術(shù) （ 6） 數(shù)字信號處理技術(shù) （ 7） 通訊系統(tǒng)設(shè)計與仿真 （ 8） 財務(wù)與金融工程 SIMULINK是 MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于 MATLAB的框圖設(shè)計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個 軟件包 ，被廣泛應(yīng)用于 線性系統(tǒng) 、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。至 2021年 6月推出 ， 2021年 6月推出 ，繼而推出 版 , 2021年 7月 MATLAB7和 ，目前的最新版本為 。反復(fù)這樣運行，實現(xiàn)了調(diào)節(jié)器兩點式調(diào)節(jié)，把轉(zhuǎn)矩波動限制在給定值的容差范圍內(nèi)，達到轉(zhuǎn)矩的直接控制。在 1?QT作用下，得到相應(yīng)的電壓空間矢量， 使得定子磁鏈前轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩上升。 容差為 m?? ， 調(diào)節(jié)器采用離散的亮點式調(diào)節(jié)方式。 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器也采用施密特觸發(fā)器，輸入信號為轉(zhuǎn)矩給定值gT與轉(zhuǎn)矩反饋值fT的信號差 T? 。 ??f?g? ??? ?? Q???圖 2 7 磁 鏈 調(diào) 節(jié) 器 原 理 圖 轉(zhuǎn)矩滯環(huán)調(diào)節(jié)器 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的任務(wù)是實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的直接控制。 磁鏈調(diào)節(jié)器器實際上也是一個施密特觸發(fā)器，對磁鏈幅值進行兩點式調(diào)節(jié)。 磁鏈調(diào)節(jié)過程是通過磁鏈電壓完成，磁鏈電壓為定子電壓 空間矢量，目的在于區(qū)別轉(zhuǎn)矩電壓，作用在于增大定子磁鏈幅值。 磁鏈滯環(huán)調(diào)節(jié)器 磁鏈調(diào)節(jié)的主要任務(wù)是對磁鏈量進行調(diào)節(jié)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 323232A M M U C TD M CA Z SU TA M CA T R?se?se?? s?? sA??B??C??AS ?BS ?CS ?S CSUASUBSUABCBi CiAi AuBu Cu?su?sui??1sg??sg??sg??sg??sg??sg??2ECTQ?si ?siei gTei fTsR sR?????? sg?IM~3圖 2 6 直 接 轉(zhuǎn) 矩 控 制 系 統(tǒng) 原 理 圖 圖中各個單元器件名稱為： AMM— 異步電機數(shù)學(xué)模型 ； UCT— 坐標變換單元 ； DMC— 磁鏈自控制單元 ； AZS— 零狀態(tài)選擇單元 ； AMC— 轉(zhuǎn)矩計算單元 ； ATR— 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器 ； UT— 逆變器 。 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 調(diào)節(jié)器 原理 通過前文的介紹，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的 基本 控制方式已經(jīng) 清楚 ， 根據(jù)前文可得到系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)及結(jié)構(gòu)。 （ 3）迅速減小轉(zhuǎn)矩：施加有效反向電壓空間矢量，定子磁鏈會進行反方向旋轉(zhuǎn)，磁通角迅速減小，使得轉(zhuǎn)矩也迅速減小。其主要控制方法有以下幾方面： （ 1）增大轉(zhuǎn)矩：增大有效電壓空間矢量，使得電壓幅值足夠大，就使得定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度大于轉(zhuǎn)子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，磁通角增大，對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩增大。 電壓空間矢量對轉(zhuǎn)矩的影響 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 異步電動機轉(zhuǎn)矩的大小跟定、傳子磁鏈的幅值和磁通角有關(guān)。由于電壓空間矢量幅值不變，只改變了作用時間，所以定子磁鏈所圍 成的面積發(fā)生改變，作用時間變短，面積變小，定子磁鏈幅值變小。插入零矢量后，定子磁鏈靜止，由于零矢量的插入，使得旋轉(zhuǎn)速度變慢，在這期間保持電壓空間矢量作用時間不變，定子磁鏈幅值不變，電動機實現(xiàn)恒磁通調(diào)速，即實現(xiàn)了恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 于是可利用逆變器的六個工作電壓狀態(tài)可簡單的得到六邊形的磁鏈軌跡對電動機進行控制。 如下圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 13 7? ?011? ?001? ?101? ?100? ?110? ?010? ?00 0? ?1111S2S 3S 4S5S6S?? ? ?ts?? ?tus 圖 2 5 電 壓 空 間 矢 量 與 磁 鏈 空 間 矢 量 關(guān) 系 根據(jù)磁鏈空間矢量與電壓空間矢量的關(guān)系圖 可得出： （ 1） 忽略定子電阻 sR 的影響，可得到定子磁鏈 ??ts? 頂點的運動軌跡方 向平行于電壓空間矢量 ??tus 的指向的方向。 其主要優(yōu)點是： （ 1） 結(jié)合了 iu? 模型和 ni? 模型的優(yōu)點，很自然的解決了切換的問題； （ 2） 引入 PI電流調(diào)節(jié)器 ，大大提高了電動機模型的仿真精度； 缺點是： 結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，實用性差。此外 ni? 模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，角速度 ? 的測量誤差對模型影響很大，故需要精密的測量角速度 ? 。 下式為 ni? 模型 定、轉(zhuǎn)子 磁鏈計算公式： ? ?? ????????????????????????????????rrsrrrssLRLiLL11 （ 212） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 ? ?? ????????????????????????????????rrsrrrssLRLiLL11 （ 213） 式中 ： ??r 、??r為轉(zhuǎn)子磁鏈在 ? ? 坐標系上的分量； ??s 、 ??s 為定子磁鏈在 ? ? 坐標系上的分量。 ? ?tu s IsR?_ ??? ?tis??ψ圖 2 4 U i模 型 原 理 圖 2. ni? 模型 ni? 模型是利用定子電流與轉(zhuǎn)速來確定定子磁鏈?？傊?0%額 定轉(zhuǎn)速以上時， iu? 模型法，結(jié)構(gòu)簡單，精度高。故 iu? 模型在30%額定轉(zhuǎn)速以上時，能夠非常準確的確定定子磁鏈，并且仍要注意溫度對電阻的影響。 定子河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 磁鏈可根據(jù)一個簡單公式分析，其公式為： ? ? ? ? ? ?? ?dtRtitut ssss ? ??? （ 211） 用該公式確定定子磁鏈，得到精確的電壓，電流，便于計算出定子磁鏈。下面分別對這三種模型進行分析?？臻g電壓矢量狀態(tài)圖如下圖示。對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)是 011— 001— 101— 100— 110— 010。 用空間電壓矢量表 示逆變器的 7個電 壓狀態(tài) ，形成了 7個離散的電壓空間矢量，每兩個工作電壓空 間 矢量在空間的位置相隔 600， 6個工作電壓空間矢量的頂點構(gòu)成正六邊形的 6個頂點。 對 三相定子繞組相電壓 au ， bu ， cu 進行 PARK 矢量變換，得到合成量河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 ??tus 。 表 22 逆變器電壓狀態(tài)與開關(guān)狀態(tài)對照表 狀 態(tài) 工作狀態(tài) 零狀態(tài) 1 2 3 4 5 6 7 8 開關(guān)狀態(tài) Sabc 011 001 101 100 110 010 000 111 電 壓 狀 態(tài) 表示一 ??tus su ? ?011 su? ?001 su ? ?101 su ? ?100 su ? ?110 su ? ?010 su ? ?000 su ? ?111 表示二 ??tus 1su 2su 3su 4su 5su 6su 7su 表示三 ??tus 1 2 3 4 5 6 7 電壓空間 矢量 由于異步電動機的電壓，電流 ，磁鏈等都是三相電磁量，故 對異步電動機進行分析和控制時，必須對三相進行 分析 和控制， 比較困難。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 表 21 逆變器的 8種開關(guān)狀態(tài) 狀態(tài) 0 1 2 3 4 5 6 7 aS bS cS 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 對應(yīng)于逆變器的 8種開關(guān)狀態(tài)，對外部負載來說，逆變器輸出 7 種不同的電壓狀態(tài)。與“ ”級接通時，狀態(tài)為“ 0”。由于 aS 與 S a、 bS 與 bS 、 cS 與 cS 之間互為反向，即一個接通，另一個關(guān)斷，所以三組開關(guān)共有 23=8 種可能開關(guān)方式組合。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 8 并且規(guī)定，將旋轉(zhuǎn)空間矢量在 ? 軸上的投影稱為 ? 分量，在正交的 ?軸上的投影稱為 ? 分量 。 該效電路等效電路 是在正交定子坐標系上描述異步電動機的 ， 下圖為異步 電動機空間矢量等 電 效電路。即將三相靜止繞組 A、 B、 C 變換為兩相靜止繞組 ? 、 ? 之間 的變換，這稱為三相靜止坐標系和二相靜止坐標系 間 的變換，簡稱 3/2 變換 。 由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，定、轉(zhuǎn)子繞組 間 的互感是定 、 轉(zhuǎn)子相對位置的函數(shù) ，使得交流電機的數(shù)學(xué)模型為一組非線性的微分方程式。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，在多繞組電機中，其磁場儲能為 : mW =21 Ti ? （ 23） 式中 ； Ti = ? ?cbaCBA i i i i ii T ? = ? ?cbaCBA ψ ψ ψ ψ ψψ 根據(jù)能量守恒原理，在異步電機運行時，其電磁力矩 eT 等于電流不變時磁場儲能對 機械角位移 m? 的偏導(dǎo) 數(shù)。 ????????????????????caBA??????bC =????????????????????ccbcacCcBcAbcbbabCbBbAacaba aCaBaACcCbCaCCBCABcBbBaBCBBAacAbAaACABA L M M　M MM M L M M MM M M L M MM M M M L MM M M M M LM M M M M M L????????????????????cbaCBAiiiiii （ 22） 式中 ； AL 、 BL 、 CL 、 a L 、 bL 、 cL — 各相 定子、轉(zhuǎn)子 自感，電磁矩陣中其他元素為定子、轉(zhuǎn)子或定轉(zhuǎn)子見的互感。 （ 4） 忽略磁場諧波，磁場正弦分布。其省掉了復(fù)雜的矢量變換運算與電動機數(shù)學(xué)模型的簡化處理過程，控制結(jié)構(gòu)簡單，控制手段直接，信號處理的物理概念明確，是一種具有較高動態(tài)響應(yīng)的交流調(diào)速技術(shù)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）