《基于MATLABSIMULINK的交流电机调速系统建模与仿真》.doc

基于MATLAB/SIMULINK的交流电机调速系统建模与仿真 专业班级 ： 自动F0701 学生姓名 ： 陈忠 学 号 ： 20074280103 目录 引言 3 1.SIMULINK环境下电机模型的实现 4 1.1数学模型 4 1.2 SIMULINK模型 5 2．调速系统和仿真结果 6 3.结论 9 参考文献 9 引言 1985年，德国鲁尔大学教授Depenbrock和日本学者Takahashi提出了直接转矩控制理论，由于它直接控制定子磁链空间相量和电磁转矩，使得控制系统得以简化，并且提高了快速相应能力。直接转矩控制不仅拓宽了相量控制理论，同时促进了电机现代控制技术的进一步发展。 SIMULINK是MATLAB提供用来对动态系统进行建模、仿真、分析的软件包。SIMULINK包含许多模块库，利用这些模块库可以方便地进行复杂系统构建与仿真分析，为研究者提供了一个实用的仿真平台。本文对基于MATLAB/SIMULINK交流电机调速系统建模与仿真(1) 写成状态方程的形式： (2) 1.2 SIMULINK模型 式（2）中的A矩阵可分解为： 在每次积分计算时，先算出BU和AX，这样State-Space模块就可以对电流状态方程进行积分求解了。同时也解决了非定常微分方程的求解的问题。含Demux模块的部分是对磁链的计算。Fcn、Gain模块完成式（4）的计算。 用SIMULINK构造的电机模型如图1所示 图1 电机模型 2．调速系统和仿真结果 电机模型实现后就可以构造调速系统了。这里采用直接转矩控制方法。调速系统框图构造如图2所示。图中PID模块为转速调节器。Fq为定子磁链，给定Fs=1.2Wb。PWM模块为PWM逆变器，其输入为电压开关信号，输出为三相电压。DSR CONTROL模块为用MATLAB语言编程实现的直接转矩控制程序，MOTOR模块为电机模型。 图2 调速系统模型 调速系统框图构造完毕，在Simulink菜单下点击Parameter选择仿真参数，这里采用三阶龙格库塔法。然后单击Start项，仿真就开始了。在仿真期间，可以打开观测器，对各输出量进行观测。同时也可以在线变更系统参数，观察参数变化对系统的影响。图3给出了仿真结果。 仿真参数为：Pn=1.1kW，J=0.0267kg m^2, p=2, n=1500r/min, Rs=5.739欧，Rr=3.421欧，Lm=0.363H，Lr=Ls=0.386H，T1=7N，U=300V。 t/ms a.转矩曲线 t/ms b．转速曲线 t/ms c．定子电流曲线 t/ms d．磁链曲线 图3 仿真曲线 3.结论 MATLAB/SIMULINK 环境是一种非常优秀的系统仿真工具软件，这里利用它构造了一个直接转矩控制交流电机调速系统，其特点如下： （1）电机模型全部由SIMULINK模块实现，结构简单明了。 （2）仿真系统采用模块化设计，很容易进行扩展，加入速度估算即可实现无速度传感器调速的仿真。 （3）可以根据实际需要增设观测器来观测各量变化。同时所有参数都可以在线变更。 仿真结果表明：利用该系统可以很方便地对各种调速方案进行验证。节约了大量的人力、物力和财力。从而实现高效、成功的调速系统设计。 参考文献 [1] 陈伯时 电力拖动自动控制系统 第3版 机械工业出版社 [2] 赵广元 MATLAB与控制系统仿真实践 北京航空航天大学出版社 [3] 周可亮 陈坚 康勇等 基于MATLAB/SIMULINK的速度器—交流电机系统的建模与仿真[A] 第5届中国交流电机调速传动学术会议论文[C] 第5届中国交流电机调速传动学术会议 中国海南 1997 109~112页。 4