计算机仿真技术与CAD——基于MATLAB的电气工程（第2版） 课件 第9章MATLAB在交流调速系统中的应用.pptx

1本章内容转速闭环控制的交流异步电动机变压调速系统；转速开环的交流异步电动机恒压频比控制调速系统；转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统；转速闭环、磁链开环控制的异步电动机矢量控制调速系统；异步电动机直接转矩控制调速系统；转速闭环、磁链闭环控制的异步电动机矢量控制调速系统。第9章MATLAB在交流调速系统中的应用

2交流调速系统是以交流电动机做为电能--机械能的转换装置，并通过对交流电机的控制产生所需的转矩和转速。在MATLAB中，Simulink环境下的专业电力系统模块集（Simscape/Electrical/SpecializedPowerSystems）中包含了常用的电力电子器件模型、电机模型、整流电路模块、逆变电路模块以及相应的驱动模块，使用这些模块可以方便地构建交流调速系统并进行仿真。本章主要介绍交流异步电动机交流调速系统的MATLAB仿真模型及其参数设置方法，对交流异步电动机不同控制策略下的调速系统进行仿真研究。

39.1转速闭环控制的交流异步电动机变压调速系统变压调速是异步电机调速方法中比较简单的一种，随着电力电子技术的发展，一般采用由晶闸管或其他功率开关元件构成的交流调压器，来实现异步电机的变压调速。常用的交流调压器可以使用专业电力系统模块集（Simscape/Electrical/SpecializedPowerSystems）中的晶闸管器件模型构建仿真电路模型，脉冲控制触发模块通过脉冲触发器（PulseGenerator）来构建仿真模型。本节主要介绍转速闭环控制的交流异步电动机变压调速系统的仿真。

4异步电动机转速闭环变压调速系统的原理图如图9-1所示，调速系统中主电路由三相交流电压源、3对反并联晶闸管和三相交流异步电动机组成。9.1.1基本原理

5电机实际转速由测速环节得到，经过转速反馈系数后得到与实际转速对应的电压信号，该电压信号与给定电压信号比较得到误差信号，通过PI控制器计算得到同步六脉冲产生模块的导通角信号，产生六路脉冲信号控制主电路中3对反并联晶闸管中开关器件的导通与关断，控制异步电机三相定子电压值，最终达到调速的目的。

6转速闭环控制电动机变压调速系统仿真模型如图9-2所示，包括三相交流电压源模块、由晶闸管构成的交流调压模块、异步电机模块、总线选择模块、电动机负载转矩给定、同步六脉冲生成模块以及PI控制器等。9.1.2系统仿真模型与参数设置

7仿真模型中主电路由三相交流电压源、交流调压模块以及异步电机组成，总线选择模块用来对电机定子电流、电机机械角速度和电磁转矩进行测量，同时采用示波器进行显示。控制电路主要由同步六脉冲产生模块和PI控制器组成，给定电压信号与经过电机转速反馈得到的实际电压信号差值计算后，由PI控制器得到同步六脉冲产生模块的触发导通角信号，同步六脉冲模块产生的6路脉冲信号作为交流调压模块中晶闸管的触发控制信号

8以下仅介绍仿真模型图9-2中的主电路模块参数的设置及其提取路径，如无特别说明其它模块的参数通常采用默认设置。1主电路模型参数设置

9（1）在Simulink环境下打开专业电力系统模块集（SpecializedPowerSystems），将交流电压源模块（SpecializedPowerSystems/Sources/ACVoltageSource）复制到仿真模型图9-2中，做为A相交流电压源，其中交流电压源峰值“Peakamplitude”设置为311V，初始相位“Phase”为0度,频率“Frequency”为50Hz,其他选项参数默认。相同路径下可以复制得到B相和C相的交流电压源，其中B相交流电压源模块中初始相位设置为240度，C相交流电压源模块中初始相位设置为120度，其他参数与A相设置相同，由此可以得到三相对称的交流电压源。

10（2）交流调压模块由3对反并联晶闸管组成，模块内部搭建模型如图9-3所示。模型中主要用到晶闸管Thyristor（SpecializedPowerSystems/PowerElectronics/Thyristor）、电气接口ConnectionPort（Simulink/SignalRouting/ConnectionPort）、Terminator端子，用来封锁各晶闸管模块的E端（Simulink/Sinks/Terminator）Demux模块，用来把一个端口的信号分解为6路脉冲触发信号（Simulink/CommonlyUsedBlocks/Demux），将该模块参数设置为“6”，表明有6路输