matlab三相異步電動機調(diào)速

1、目錄第1章 緒論11.1論文研究背景11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.2.1國外研究現(xiàn)狀21.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀21.3論文主要內(nèi)容2第2章 異步電機調(diào)速系統(tǒng)方案選擇42.1交流調(diào)速系統(tǒng)42.2交流調(diào)速方案52.2.1調(diào)壓調(diào)速52.2.2串級調(diào)速52.2.3變級調(diào)速62.2.4電磁調(diào)速72.2.5變頻調(diào)速72.3交流調(diào)速方案確定8第3章 異步電機的變頻調(diào)速93.1異步電機物理模型93.2變頻控制方式選擇103.2.1直接轉(zhuǎn)矩控制方式113.2.2矩陣式控制方式113.2.3 電壓空間矢量SVPWM控制方式123.2.4 正弦脈寬調(diào)制SPWM控制方式123.3變頻調(diào)速控制方案確定123.4 SPWM變

2、頻調(diào)速123.3.1同步調(diào)制與異步調(diào)制133.3.2自然采樣與規(guī)則采樣143.3.3單極性調(diào)制與雙極性調(diào)制15第4章基于MATLAB的異步電機調(diào)速仿真164.1MATLAB簡介164.1.1MATLAB介紹164.1.2MATLAB仿真模塊184.2SPWM逆變器建模仿真194.2.1參數(shù)設(shè)置194.2.2SPWM模型204.2.3SPWM仿真214.3異步電機SPWM調(diào)速系統(tǒng)仿真224.3.1參數(shù)設(shè)置224.3.2調(diào)速系統(tǒng)模型234.3.3調(diào)速系統(tǒng)仿真23第5章總結(jié)與展望27參考資料28致謝29第1章 緒論1.1論文研究背景隨著社會的發(fā)展，能源需求急速增長，如何有效地節(jié)能也成為了一個亟待解決

3、的問題。早期的交流電機調(diào)速方法，采用的繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、籠型異步電動機變極調(diào)速或者在定子繞組串電抗器調(diào)速等都存在效率低，不經(jīng)濟等缺點。就現(xiàn)階段來說，電能是全球使用量最多的清潔能源，也是浪費最多的清潔能源，從電機控制方面入手，是解決此問題的最好方式。異步電動機可以將電能轉(zhuǎn)化成機械能以及其它清潔能源，使用量也是相當廣泛，一半以上的能量被用于電機的能量轉(zhuǎn)換，而這些所消耗的能量的電機中大部分都是異步電動機，異步電機的潛在使用價值可見一斑。在國內(nèi)，中小型的異步電機在使用過程中占主要分量，由于設(shè)備的陳舊以及制造技術(shù)的不到位，以及理論研究的不到位，導(dǎo)致能源的浪費問題十分嚴重。能源工業(yè)作為國民經(jīng)

4、濟的經(jīng)濟基礎(chǔ)，在經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，我國能源工業(yè)面臨著環(huán)境保與護經(jīng)濟增長的雙重壓力。為此，國家十二五計劃中，在電機系統(tǒng)節(jié)能的相關(guān)方面使用的資金總量高達515億元之多，有資料顯示，由于受到部分技術(shù)以及不部分資源的限制，我國能源有效利用效率比發(fā)達國家相對要低。交流變頻調(diào)速的優(yōu)越性早在上世紀20年代就已被人們認識，但受元器件體積過大的限制，當時只能用閘流管構(gòu)成逆變器，由于技資大，效率低，體積大等缺點而未能推廣。20世紀50年代中期，晶閘管的研制成功，開創(chuàng)了電力電子技術(shù)發(fā)展的新時代。由于晶閘管具有響應(yīng)快、體積小、重量輕、管壓低等一系列優(yōu)點，交流電動機調(diào)速技術(shù)有了飛躍發(fā)展，出現(xiàn)了交流異步電動機調(diào)壓調(diào)速、

5、串級調(diào)速等系統(tǒng)。20世紀70年代發(fā)展起來的變頻調(diào)速，比之兩種調(diào)速方式效率更高，性能更優(yōu)，在過去的幾十年里變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展非常快，從主回路拓撲結(jié)構(gòu)、功率開關(guān)器件及驅(qū)動到數(shù)字信號處理器、控制策略均獲得長足的進步；控制對象從異步電機到無刷直流、正弦同步電機、磁阻同步電機到伺服同步電機，變頻調(diào)速技術(shù)的控制性能不斷提升，在工業(yè)自動化領(lǐng)域起著越來越重要的作用，已滲透到國民經(jīng)濟的各個角落?？梢?，異步電動機的變頻調(diào)速問題在我國將有著巨大的發(fā)展方向。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀20世紀60年代中期，德國的A Schonung 等人率先提出了脈寬調(diào)制變頻的思想，他們把通信系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù)推廣應(yīng)用于變

6、頻調(diào)速中，為現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和實用化開辟了新的道路。從此，交流調(diào)速理論及應(yīng)用技術(shù)大致沿下述四個方面發(fā)展。交流變頻調(diào)速在工業(yè)發(fā)達國家已得到廣泛應(yīng)用。國外在高性能大容量交流電機傳動技術(shù)的研究和應(yīng)用上遠遠走在我國的前面，已有更高級別的高壓逆變器大量投入市場，并應(yīng)用于電力機車上、船艦電力推進、造紙、軋鋼等系統(tǒng)中。交流變頻調(diào)速技術(shù)以及產(chǎn)品已成為一些發(fā)達國家的先導(dǎo)產(chǎn)品。目前，國外先進的工業(yè)國家生產(chǎn)直流傳動的裝置基本呈下降趨勢，而交流變頻調(diào)速裝置的生產(chǎn)大幅度上升。以日本為例，20世紀后期，直流調(diào)速占80%，交流占20%。到目前為止，日本除了個別地方還繼續(xù)采用直流電機驅(qū)動外，幾乎所有調(diào)速系統(tǒng)那個都采用交

7、流變頻裝置。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國在應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)上目前處于初級階段，但發(fā)展速度逐年增長較快，國家已將該項目列為“八五”重點攻關(guān)及推廣項目。這將加快交流調(diào)速在我國的普及應(yīng)用。目前國內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)狀況如下：（1）變頻器的控制策略的基礎(chǔ)與國外差距不大；（2）變頻器的整體技術(shù)落后，國內(nèi)雖有很多企業(yè)投入了一定的人力和物理，但由于力量分散，并沒能形成一定的技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模；（3）變頻器產(chǎn)品所用的半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)幾乎是空白；（4）相關(guān)配套產(chǎn)品及行業(yè)落后；（5）產(chǎn)銷量少，可靠性及工藝水品不高。1.3論文主要內(nèi)容通過MATLAB中的simulink對三相異步電機變頻調(diào)速進行仿真?；?MATLAB

8、軟 件 中 的Simulink 和 Power System Blochset，建立了SPWM三相異步電機變頻調(diào)速的仿真模型，分析主電路及控制電路的工作原理，完成了SPWM變頻調(diào)速特性的仿真的設(shè)計。并對仿真結(jié)果的分析驗證。 論文的主要結(jié)構(gòu)安排為：1、緒論：論述異步電機調(diào)速研究的背景及意義，簡要概述異步電機調(diào)速的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。2、異步電機調(diào)速方案選擇：論述交流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析各種交流異步電機的調(diào)速方案，選擇性能優(yōu)的調(diào)速方案作為本論文的研究重點 3、異步電機的變頻調(diào)速：介紹異步電機的物理模型，介紹了變頻調(diào)速的四種控制方式，并選擇應(yīng)用廣泛的正弦脈寬調(diào)制方式，詳細介紹了SPWM控制方式下的變頻。4

9、、基于MATLAB的異步電機調(diào)速仿真：首先介紹MATLAB的各個功能以及其simulink功能，并利用其PCB庫中的電氣元件建模；分別詳細說明了SPWM變頻模塊與異步電機調(diào)速模塊的建立與調(diào)試仿真。5、結(jié)論與展望：總結(jié)異步電機的正弦脈寬調(diào)速仿真結(jié)果，分析其角頻率（n/9.55）與電壓頻率的關(guān)系，并分析SPWM變頻的好處，總結(jié)此次論文的研究內(nèi)容，提出需要改進的方面。第2章 異步電機調(diào)速系統(tǒng)方案選擇2.1交流調(diào)速系統(tǒng)異步電機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型包括異步電動機穩(wěn)態(tài)時的等效電路和機械特性，兩者有聯(lián)系又有區(qū)別。穩(wěn)態(tài)等效電路描述了在一定轉(zhuǎn)差率下電動機的穩(wěn)態(tài)電氣特性，而機械特性則表征了轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的穩(wěn)態(tài)關(guān)系。按照定

10、義，轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為：n=60f1p式中n1同步轉(zhuǎn)速p為電機極對數(shù)f1供電電源頻率而同步轉(zhuǎn)速與電機角速度關(guān)系為：n=602=9.55按照交流異步電動機原理，從定子傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子的電磁功率Pm分成成兩部分：一部分是拖動負載的有效功率；另一部分是傳輸給轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)差功率，與轉(zhuǎn)差率s成正比。從能量轉(zhuǎn)換的角度看，轉(zhuǎn)差率是否增大，能量石被消耗掉還是得到利用，是評價調(diào)速系統(tǒng)性能高低的標志。轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)：這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，定子降電壓調(diào)速和繞線轉(zhuǎn)子電動機串電阻調(diào)速均屬于這一類。轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)：在這類系統(tǒng)中，一部分轉(zhuǎn)差功率被消耗掉，大部分則通過變流裝置回饋給電

11、網(wǎng)或轉(zhuǎn)化成機械能予以利用，轉(zhuǎn)速越低，能利用的功率越多，繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串級調(diào)速屬于這一類。轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)：在轉(zhuǎn)差功率中，轉(zhuǎn)子銅損是不可避免的，在定子側(cè)實行變壓變頻控制時，無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)子銅損基本不變，轉(zhuǎn)子電路中沒有附加的損耗，因此效率最高，是應(yīng)用最廣的一種調(diào)速方案。2.2交流調(diào)速方案2.2.1調(diào)壓調(diào)速保持電源頻率f1為額定頻率f1n，只改變定子電壓Us的調(diào)速方法稱作調(diào)壓調(diào)速。由于受電動機絕緣和磁路飽和的限制，定子電壓Us只能降低，不能升高，故又稱作降壓調(diào)速。調(diào)壓調(diào)速的基本特征是電動機同步轉(zhuǎn)速保持為額定值不變，即n1=n1N=60f1Np而氣隙磁通m隨定子電壓的降低而減小，屬于弱磁調(diào)

12、速。當改變電動機的定子電壓時，可以得到一組不同的機械特性曲線，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。由于電動機的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動機難以應(yīng)用。為了擴大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動機，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動機，或者在繞線式電動機上串聯(lián)頻敏電阻。為了擴大穩(wěn)定運行范圍，當調(diào)速在2：1以上的場合應(yīng)采用反饋控制以達到自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速目的。 調(diào)壓調(diào)速的主要裝置是一個能提供電壓變化的電源，常用的調(diào)壓方式有串聯(lián)飽和電抗器、自耦變壓器以及晶閘管調(diào)壓等幾種。晶閘管調(diào)壓方式為最佳。調(diào)壓調(diào)速的特點： 調(diào)壓調(diào)速線路簡單，易實現(xiàn)自動控制； 調(diào)壓過程中轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱形式

13、消耗在轉(zhuǎn)子電阻中，效率較低。 調(diào)壓調(diào)速一般適用于100KW以下的生產(chǎn)機械。2.2.2串級調(diào)速在異步電機轉(zhuǎn)子回路中附加交流電動勢調(diào)速的關(guān)鍵就是在轉(zhuǎn)子側(cè)串入一個可變頻、可變幅的電壓。將異步電動機轉(zhuǎn)子電壓先整流成直流電壓，然后在引入一個附加的直流電動勢，控制此直流附加電動勢的幅值，就可以調(diào)節(jié)異步電動機的轉(zhuǎn)速。這樣一來就把交流電機調(diào)速的問題轉(zhuǎn)化為與頻率無關(guān)的直流變壓問題，對問題的分析與工程實現(xiàn)都方便多了。加入這一直流附加電動勢要有一定的技術(shù)要求：首先，他應(yīng)該是可以平滑調(diào)節(jié)的，以滿足對電動機轉(zhuǎn)速平滑調(diào)節(jié)的要求；其次，從節(jié)能的角度看，希望產(chǎn)生附加直流電動勢的裝置能夠吸收從異步電動機轉(zhuǎn)子側(cè)傳遞來的轉(zhuǎn)差功率并

14、加以利用。根據(jù)以上的要求，較好的方案是采用工作在有源逆變狀體的晶閘管可控整流裝置作為產(chǎn)生直流附加電動勢的電源。串級調(diào)速是指繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉(zhuǎn)差，達到調(diào)速的目的。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式，串級調(diào)速可分為電機串級調(diào)速、機械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速形式，多采用晶閘管串級調(diào)速，其特點為： 可將調(diào)速過程中的轉(zhuǎn)差損耗回饋到電網(wǎng)或生產(chǎn)機械上，效率較高； 裝置容量與調(diào)速范圍成正比，投資省，適用于調(diào)速范圍在額定轉(zhuǎn)速70%90%的生產(chǎn)機械上； 調(diào)速裝置故障時可以切換至全速

15、運行，避免停產(chǎn)； 晶閘管串級調(diào)速功率因數(shù)偏低，諧波影響較大。 本方法適合于風機、水泵及軋鋼機、礦井提升機、擠壓機上使用。在繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子回路引入一附加電勢，使得電動機轉(zhuǎn)子側(cè)通過變流裝置向電網(wǎng)反饋或從電網(wǎng)吸收轉(zhuǎn)差功率，從而實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。串級調(diào)速可分為兩類：一類是直接使用變頻電源；另一類是將不同頻率的轉(zhuǎn)子電壓經(jīng)過整流器整流，變換為與轉(zhuǎn)差成正比的直流，在其直流回路中串入一個極性相反的逆變器來實現(xiàn)調(diào)速。串級調(diào)速的主要優(yōu)點是：可以將滑差能量以電能的形式回饋至電網(wǎng)，在整個調(diào)速范圍內(nèi)系統(tǒng)總效率較高，可達90%以上；調(diào)速平滑；裝置容量與速度調(diào)節(jié)范圍成正比，當要求調(diào)速范圍不大時，所需外加電源容量小，

16、設(shè)備費用較低；可靠性較高，即使附加電源出了問題，系統(tǒng)可甩掉附加電源，切換至轉(zhuǎn)子短接狀態(tài)下運行。串極調(diào)速的主要缺點是：功率因數(shù)低，可能要低于0.6；晶體管串級調(diào)速裝置有諧波危害；當電網(wǎng)電壓瞬時大幅度降低時，串級調(diào)速裝置有可能停止運行；最大力矩降低約17%左右，電氣制動的特性不夠理想，線路相對較復(fù)雜等。2.2.3變級調(diào)速變換異步電動機繞組極數(shù)從而改變同步轉(zhuǎn)速進行調(diào)速的方式稱為變極調(diào)速。變極調(diào)速技術(shù)是通過采用變極多速異步電動機實現(xiàn)調(diào)速的。這種多速電動機大都為籠型轉(zhuǎn)子電動機，其結(jié)構(gòu)與基本系列異步電動機相似，現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)的有雙、三、四速等3類。變極調(diào)速是通過外部的開關(guān)切換改變電機繞組的串并聯(lián)關(guān)系實現(xiàn)的。只

17、能實現(xiàn)有級調(diào)節(jié)（一般有兩個速度），如電機由兩極切換到四極，速度就會由大約3000轉(zhuǎn)/分降到大約1500轉(zhuǎn)/分。變極調(diào)速一般是以兩個速度為主，輔以閥門和擋板調(diào)節(jié)，比單純使用閥門和擋板要好一些，但是仍然有節(jié)能潛力可挖。另外，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變極電機的效率比常規(guī)的通用電機要稍低一些。變極調(diào)速的優(yōu)點是投資較少。變極調(diào)速方式就是電動機的同一套繞組經(jīng)控制設(shè)備把各線圈的接法進行變換，改變電動機的極對數(shù)來改變電動機同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方式。這是一種不連續(xù)的調(diào)速方式，適用于極對數(shù)可以改變的多速鼠籠型異步電動機。從電機構(gòu)造上看，定子繞組有單繞組和多繞組兩種，一半多為單繞組，單繞組變極電機不僅出線少，用銅省，而且可以實現(xiàn)雙

18、速、三倍及倍極比、非倍極比的變極調(diào)速。 變極調(diào)速是一種傳統(tǒng)的調(diào)速方式，廣泛應(yīng)用于機床等機械的調(diào)速，變極調(diào)速的主要優(yōu)點是：無附加轉(zhuǎn)差損耗，電氣傳動效率高，控制線路簡單，設(shè)備費用低。其主要缺點是：不能連續(xù)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接線方式來改變籠型電動機定子極對數(shù)達到調(diào)速目的，特點如下： 具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好； 無轉(zhuǎn)差損耗，效率高； 接線簡單、控制方便、價格低； 有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速； 可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。 本方法適用于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，如金屬切削機床、升降機、起重設(shè)備、風機、水泵等。2.2.4電磁調(diào)速

19、電磁調(diào)速電動機由籠型電動機、電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵磁電源（控制器）三部分組成。直流勵磁電源功率較小，通常由單相半波或全波晶閘管整流器組成，改變晶閘管的導(dǎo)通角，可以改變勵磁電流的大小。 電磁轉(zhuǎn)差離合器由電樞、磁極和勵磁繞組三部分組成。電樞和后者沒有機械聯(lián)系，都能自由轉(zhuǎn)動。電樞與電動機轉(zhuǎn)子同軸聯(lián)接稱主動部分，由電動機帶動；磁極用聯(lián)軸節(jié)與負載軸對接稱從動部分。當電樞與磁極均為靜止時，如勵磁繞組通以直流，則沿氣隙圓周表面將形成若干對N、S極性交替的磁極，其磁通經(jīng)過電樞。當電樞隨拖動電動機旋轉(zhuǎn)時，由于電樞與磁極間相對運動，因而使電樞感應(yīng)產(chǎn)生渦流，此渦流與磁通相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動有磁極的轉(zhuǎn)子按同一方向旋

20、轉(zhuǎn)，但其轉(zhuǎn)速恒低于電樞的轉(zhuǎn)速N1，這是一種轉(zhuǎn)差調(diào)速方式，變動轉(zhuǎn)差離合器的直流勵磁電流，便可改變離合器的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。電磁調(diào)速電動機的調(diào)速特點： 裝置結(jié)構(gòu)及控制線路簡單、運行可靠、維修方便； 調(diào)速平滑、無級調(diào)速； 對電網(wǎng)無諧影響； 速度失大、效率低。 本方法適用于中、小功率，要求平滑動、短時低速運行的生產(chǎn)機械。2.2.5變頻調(diào)速變頻調(diào)速是改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流直流交流變頻器和交流交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交直交變頻器。其特點： 效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗； 應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動機

21、； 調(diào)速范圍大，特性硬，精度高； 技術(shù)復(fù)雜，造價高，維護檢修困難。 本方法適用于要求精度高、調(diào)速性能較好場合。 變頻調(diào)速分為基頻以下調(diào)速和基頻以上調(diào)速，基頻以下調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，基頻以上調(diào)速屬于恒功率調(diào)速方式。2.3交流調(diào)速方案確定從調(diào)速時的能耗觀點來看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速時轉(zhuǎn)差率不變，因此無轉(zhuǎn)差損耗，如多速電動機、變頻調(diào)速以及能將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法（如串級調(diào)速等）。有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方法屬低效調(diào)速，如轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法，能量就損耗在轉(zhuǎn)子回路中；電磁離合器的調(diào)速方法，能量損耗在離合器線圈中；液力偶合器調(diào)速，能量損耗在液力偶合器的油中。一般來說轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴

22、大而增加，如果調(diào)速范圍不大，能量損耗是很小的。在交流電動機的以上調(diào)速方式中，變頻調(diào)速因其突出的性能，應(yīng)用最為廣泛，同時也是電動機調(diào)速技術(shù)最為活躍的研究領(lǐng)域。隨著電力電子技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展和完善，變頻調(diào)速的技術(shù)性能不斷提升，變頻調(diào)速技術(shù)已成為我國企業(yè)節(jié)約能源、提高生產(chǎn)過程自動化、提高產(chǎn)品質(zhì)量和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的主要技術(shù)手段之一?，F(xiàn)在人們所說的交流調(diào)速，主要是指采用電子式電力變換器對交流電動機的變頻調(diào)速傳動，除變頻以外的另外一些簡單的調(diào)速方案，例如變極調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等，由于其性能較差，終將會被變頻調(diào)速所取代。因此，此次選取變頻調(diào)速方案作為交流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成部分。第3章 異步電

23、機的變頻調(diào)速3.1異步電機物理模型異步電動機具有非線性、強耦合、多變量的性質(zhì)，要獲得高動態(tài)調(diào)速性能，必須從動態(tài)模型出發(fā)，分析異步電動機的轉(zhuǎn)矩和磁鏈控制規(guī)律，研究高性能異步電動機的調(diào)速方案。三相異步電機的物理模型如圖所示，定子三相繞組軸線A、B、C在空間是固定的，轉(zhuǎn)子繞組軸線a、b、c以角速度隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。如以A軸為參考坐標軸，轉(zhuǎn)子a軸和定子A軸間的電角度為空間角位移變量。規(guī)定各繞組電壓、電流、磁鏈的正方向符合電動機慣例和右手螺旋定則。圖3-1異步電機物理模型在一般情況下，其電磁方程是時變的非線性系統(tǒng)，求解困難，經(jīng)過坐標變換以后，可進行解耦，得到一組時不變的狀態(tài)方程。對于交流變頻調(diào)速電機，一般采用

24、任意速d-q-n坐標系方程進行分析。在任意速下，靜止三相坐標系as-bs-cs變換到任意速d-q-n坐標系方程：fqsfdsfns=23coscos(- 2/3)cos(+ 2/3)sinsin(- 2/3)sin(+ 2/3)fasfbsfcs=0tkdt+0式中fas靜止坐標系定子電壓fbs靜止坐標系定子電流fcs靜止坐標系定子磁鏈fqs任意速坐標系定子電壓fds任意速坐標系定子電流fns任意速坐標系定子磁鏈k任意速度由上面的坐標變換，可以得到異步電機在任意速下的d-q-n坐標系的電壓方程。uqsudsuqrudr=Rs00 00Rs0 00(kr/kb)Xm- (kr/kb)Xm0Rr

25、(kr/kb)Rr (kr/kb)Rr Rr iqsidsiqridr+Xs0Xm00Xs0XmXm0Xr00Xm0Xrpiqsidsiqridr式中Rs定子電阻Rr轉(zhuǎn)子電阻Xs定子電抗Xr轉(zhuǎn)子電抗Xm勵磁電抗kr電磁轉(zhuǎn)速kb參考轉(zhuǎn)速p微分算子3.2變頻控制方式選擇交流調(diào)速傳動控制技術(shù)之所以發(fā)展的如此迅速，和如下一些關(guān)鍵性技術(shù)的突破性進展有關(guān)，它們是電力電子器件（包括半控型和全控型器件）的制造技術(shù)、基于電力電子電路的電力變換技術(shù)、交流電動機的矢量變換控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)、PWM（Pulse Width Modulation）技術(shù)以及以微型計算機和大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的全數(shù)字化控制技術(shù)等。

26、近二十年來，以功率晶體管GTR為逆變器功率元件、8位微處理器為控制核心、按壓頻比U/f控制原理實現(xiàn)異步機調(diào)速的變頻器，在性能和品種上出現(xiàn)了巨大的技術(shù)進步。其一，是所用的電力電子器件GTR以基本上為絕緣柵雙極晶體管IGBT所替代，進而廣泛采用性能更為完善的智能功率模塊IPM，使得變頻器的容量和電壓等級不斷地擴大和提高。其二，是8位微處理器基本上為16位微處理器所替代，進而有采用功能更強的32位微處理器或雙CPU，使得變頻器的功能從單一的變頻調(diào)速功能發(fā)展為含有邏輯和智能控制的綜合功能。其三，是在改善壓頻比控制性能的同時，推出能實現(xiàn)矢量控制和轉(zhuǎn)矩直接控制的變頻器，使得變頻器不僅能實現(xiàn)調(diào)速，還可進行伺

27、服控制。其控制方式主要分為以下四種：3.2.1直接轉(zhuǎn)矩控制方式1985年，德國魯爾大學的DePenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數(shù)學模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機等效為直流電動機，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計算；它不需要模仿直流電動機的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機的數(shù)學模型。由于采用雙位式控制，實際轉(zhuǎn)矩必然在上下線脈動；由于磁

28、鏈計算采用了帶積分環(huán)節(jié)的電壓模型，積分初值、累計誤差和定子電阻的變化都會影響磁鏈計算的準確度。以上問題在低速時非常明顯，因此系統(tǒng)的調(diào)速范圍受到限制。3.2.2矩陣式控制方式矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直流電流Im1、It1 (Im1相當于直流電動機的勵磁電流；It1相當于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流)，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標反變換，實現(xiàn)對異步電動機的控制。其實質(zhì)是將交流電動機等效為直流電動

29、機，分別對速度，磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準確觀測，系統(tǒng)特性受電動機參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實際的控制效果難以達到理想分析的結(jié)果。3.2.3 電壓空間矢量SVPWM控制方式它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經(jīng)實踐使用后又有所改進，即引入頻率補償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值

30、，消除低速時定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。3.2.4 正弦脈寬調(diào)制SPWM控制方式正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。以頻率與期望的輸出電壓波相同的正弦作為調(diào)制波，以頻率比調(diào)制波高很多的等腰三角波作為載波，當調(diào)制波與載波相交時，由他們的交點確定逆變器開關(guān)器件的通斷時刻，從而獲得幅值相等、寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列。隨著PWM變頻器的廣泛應(yīng)用，已制成多種專用集成芯片作為SPW

31、M信號的發(fā)生器，許多用于電機控制的微機芯片集成了帶有死區(qū)的PWM控制功能，經(jīng)功率放大后，即可驅(qū)動電力電子器件，使用相當簡便。3.3變頻調(diào)速控制方案確定通過分析以上變頻控制方法，直接轉(zhuǎn)矩控制存在轉(zhuǎn)矩脈動與調(diào)速范圍較小的問題；矢量控制方式受電機參數(shù)影響較大加上等效過程復(fù)雜存在實際輸出不理想的問題；電壓空間矢量的控制環(huán)節(jié)復(fù)雜且未引入轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)所以對調(diào)速系統(tǒng)無較大改善；綜上本次異步電機變頻調(diào)速選擇正弦脈寬SPWM控制方式，使用廣泛，技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定。3.4 SPWM變頻調(diào)速SPWM的原理為在控制電路中調(diào)制，在主電路中輸出。在控制電路中，一個頻率為fr幅值為Ur的參考正弦波Wsin（調(diào)制信號）加載于頻率

32、為fc幅值為Uc的三角波W（載波）后，得到一個脈沖寬度變化的SPWM波Wspwm（已調(diào)制波），用已調(diào)制波的高低邏輯電平經(jīng)分配與放大后去驅(qū)動逆變器的主開關(guān)元件，即可使逆變器輸出與已調(diào)制波Wspwm相似的SPWM電壓波形，SPWM輸入輸出原理框圖如下頁所示：在控制電路中，一個頻率為fr幅值為Ur的參考正弦波Wsin（調(diào)制信號）加載于頻率為ft幅值為Ut的三角波W（載波）后，得到一個脈沖寬度變化的SPWM波Wspwm（已調(diào)制波），用已調(diào)制波的高低邏輯電平經(jīng)分配與放大后去驅(qū)動逆變器的主開關(guān)元件，即可使逆變器輸出與已調(diào)制波Wspwm相似的SPWM電壓波形。調(diào)制度M：為正弦調(diào)制波參考信號幅值Urm與三角載

33、波幅值Ucm之比。載波比N：為三角載波頻率fc與正弦調(diào)制波參考信號頻率fr之比。從調(diào)制脈沖的極性上：單極性脈寬調(diào)制：如果在正弦調(diào)制波的半個周期內(nèi)，三角載波只在正或負的一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的SPWM波也只處于一個極性的范圍內(nèi)； 雙極性脈寬調(diào)制：如果在正弦調(diào)制波半個周期內(nèi)，三角載波在正負極性之間連續(xù)變化，則SPWM波也是在正負之間變化。從載頻信號和參考信號的頻率關(guān)系：異步調(diào)制：載波信號和調(diào)制信號不同步的調(diào)制方式；同步調(diào)制： N 等于常數(shù)，并在變頻時使載波和信號波保持同步；分段同步調(diào)制：把 fr 范圍劃分成若干個頻段，每個頻段內(nèi)保持N恒定，不同頻段N不同。3.3.1同步調(diào)制與異步調(diào)制同步調(diào)制方

34、式：基本同步調(diào)制方式，fr 變化時N不變，信號波一周期內(nèi)輸出脈沖數(shù)固定；三相電路中公用一個三角波載波，且取 N 為3的整數(shù)倍，使三相輸出對稱；為使一相的PWM波正負半周鏡對稱，N應(yīng)取奇數(shù)；fr 很低時，fc 也很低，由調(diào)制帶來的諧波不易濾除；fr 很高時，fc 會過高，使開關(guān)器件難以承受。異步調(diào)制方式：整個輸出頻率范圍內(nèi)載波比N不為常數(shù)，一般是保持載波頻率始終不變，這樣可使低頻時載波比增大，輸出半周期內(nèi)脈沖數(shù)增加，解決了較低次數(shù)的高次諧波問題；不能在整個輸出頻率范圍內(nèi)滿足N為3的倍數(shù)的要求，會使輸出電壓波形相位隨時變化，難以保證正、負半波以及三相之間的對稱性，會引起偶次諧波等其他問題。 通常保

35、持 fc 固定不變，當 fr 變化時，載波比 N 是變化的；在信號波的半周期內(nèi)，PWM波的脈沖個數(shù)不固定，相位也不固定，正負半周期的脈沖不對稱，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對稱；當fr較低時，N 較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對稱產(chǎn)生的不利影響都較?。划?fr 增高時，N 減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM 脈沖不對稱的影響就變大。分段同步調(diào)制方式：是將同步、異步調(diào)制相結(jié)合的一種調(diào)制方法，它把整個變頻運行范圍劃分為若干個頻段，在每個頻段內(nèi)都維持載波比N為恒定，對不同頻段取不同的N值。這樣既保持了同步調(diào)制下波形對稱、運行穩(wěn)定的優(yōu)點，又解決了低頻運行時諧波增大的弊病。把 fr 范圍劃分成若干

36、個頻段，每個頻段內(nèi)保持N恒定，不同頻段N不同；在 fr 高的頻段采用較低的N，使載波頻率不致過高；在 fr 低的頻段采用較高的N，使載波頻率不致過低。3.3.2自然采樣與規(guī)則采樣自然采樣：將三相正弦波與三角波比較，在波形相交點自然地確定脈沖的采樣點和開關(guān)點。即采樣點和開關(guān)點重合。該法最準確，但要求解復(fù)雜的超越方程，難以在實時控制中在線計算，工程應(yīng)用不多自然采樣的長處在于，基波幅值與調(diào)制度M成正比，利于調(diào)壓；高次諧波隨著載波比N與調(diào)制度M的增大而減小，有利于波形正弦化。而其缺點在于實時控制時難以計算脈沖寬度；離線計算，利用查表法輸出PWM波，占有內(nèi)存過大，不符合微機等采樣周期的控制要求。規(guī)則采樣

37、：在載波三角波的固定點對正弦波進行采樣，以確定脈沖的前沿和后沿時刻，而并不管此時是否發(fā)生正弦調(diào)制波與載波三角波相交。也就是說采樣點和開關(guān)點不重合，采樣點是固定的，開關(guān)點是變化的。開關(guān)的轉(zhuǎn)換時刻可以利用簡單的三角函數(shù)在線地計算出來，滿足了微機全數(shù)字控制的需要。工程實用方法，效果接近自然采樣法，計算量小得多。自然采樣法中，脈沖中點不和三角波一周期的中點（即負峰點）重合，規(guī)則采樣法使兩者重合，每個脈沖的中點都以相應(yīng)的三角波中點為對稱，使計算大為簡化，在三角波的負峰時刻對正弦信號波采樣得E點，過E作水平直線和三角波分別交于A、B點，在A點時刻tA和B點時刻tB控制開關(guān)器件的通斷，脈沖寬度t2 和用自然

38、采樣法得到的脈沖寬度非常接近圖3-2規(guī)則采樣與自然采樣因此，一般而言，實際應(yīng)用中都是采用規(guī)則采樣的方式。3.3.3單極性調(diào)制與雙極性調(diào)制單極性調(diào)制意指載波只有一個極性，或正或負，不會同時出現(xiàn)正負，單極性調(diào)制使用的元件為脈沖信號，階躍信號，三角載波，正弦波，通過這些信號組合而成單極性調(diào)制波。雙極性調(diào)制以在上述提出，即載波的正負同時存在。圖3-3 單極性調(diào)制輸出電壓（上）雙極性調(diào)制輸出電壓（下）由上圖可以觀察出，在載波頻率和調(diào)制正弦波頻率相同的情況下，在調(diào)制度M接近于1的情況下，單極性輸出電壓較之雙極性的輸出電壓更符合原有正弦波形。所以一般而言都是采用單極性調(diào)制，這樣調(diào)制出來的電壓更加接近原信號。

39、第4章基于MATLAB的異步電機調(diào)速仿真4.1MATLAB簡介4.1.1MATLAB介紹MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB是matrix&laboratory兩個詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實驗室）。是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設(shè)計以及必

40、須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)

41、，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原因分析。Matlab是一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（M文件）后再一起運行。新版本的MATLAB語言是基于最為流行的C+語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與C+語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學表達式的書寫格式。使之更利于非計算機專業(yè)的科技人員使用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強，這也是MATLAB能夠深

42、入到科學研究及工程計算各個領(lǐng)域的重要原因。MATLAB是一個包含大量計算算法的集合。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學運算函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計算中的最新研究成果，而且經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯處理。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C+ 。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的

43、優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復(fù)數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進行標注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達式作圖?？捎糜诳茖W計算和工程繪圖。新版本的MATLAB對整個圖形處理功能作了很大的改進和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時對一些特殊的可視

44、化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。MATLAB對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強大的模塊集和工具箱。一般來說，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學習、應(yīng)用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設(shè)計、LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計、實時快

45、速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點仿真、DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。新版本的MATLAB可以利用MATLAB編譯器和C/C+數(shù)學庫和圖形庫，將自己的MATLAB程序自動轉(zhuǎn)換為獨立于MATLAB運行的C和C+代碼。允許用戶編寫可以和MATLAB進行交互的C或C+語言程序。另外，MATLAB網(wǎng)頁服務(wù)程序還容許在Web應(yīng)用中使用自己的MATLAB數(shù)學和圖形程序。MATLAB的一個重要特色就是具有一套程序擴展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是MATLAB函數(shù)的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信

46、號處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強大的圖形標注和處理功能，包括對性對起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5進行連接。4.1.2MATLAB仿真模塊Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點

47、Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。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。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。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

48、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。Simulink是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計工具。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行設(shè)計、仿真、執(zhí)行和測試。.構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計、執(zhí)行、驗證和確認任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與MATLAB緊密集成，可以直接訪問MATLAB大量的工具來進行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信

49、號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。SIMULINK模塊庫按功能進行分類，包括以下8類子庫：Continuous（連續(xù)模塊）Discrete（離散模塊）Function&Tables（函數(shù)和平臺模塊）Math（數(shù)學模塊）Nonlinear（非線性模塊）Signals&Systems（信號和系統(tǒng)模塊）Sinks（接收器模塊）Sources（輸入源模塊）4.2SPWM逆變器建模仿真4.2.1參數(shù)設(shè)置(1)電力系統(tǒng)仿真模塊（powergui）：Powergui模塊允許選擇下面的方法來解決你的電路：連續(xù)，采用變步長求解器從Simulink理想開關(guān)連續(xù)；固定時步的電氣系統(tǒng)的離散化；相量的解決方案。Powergui模

50、塊是任何包含SimPowerSystems模塊Simulink模型仿真的必要。它是用來存儲電路等效Simulink表示模型的狀態(tài)空間方程。本設(shè)計模式設(shè)置為discrete，采樣時間為0.00001s。(2)PWM發(fā)生器（PWM generator）：這一模型的出現(xiàn)讓逆變電路變得更加簡潔清爽，不用再外接調(diào)制電路作為逆變器的控制，PWM發(fā)生器能夠很好地替代調(diào)制電路，設(shè)置內(nèi)部調(diào)制信號，就能產(chǎn)生可以控制的調(diào)制信號。本設(shè)計PWM發(fā)生器載波頻率選擇大于調(diào)制頻率即可，設(shè)為1500Hz，調(diào)制度M（為正弦調(diào)制波參考信號幅值Urm與三角載波幅值Ucm之比，調(diào)制信號幅值必小于載波信號幅值）取0 1間的這種值即可，可取為0.4，當然稍大一點效果也許更不錯，輸出電壓頻率取50Hz。唯一接口端直接作為三相整流橋的控制控制觸發(fā)信號。(3)多功能橋（universal bridge）：此模塊實現(xiàn)選定的電力電子設(shè)備的橋梁。系列RC緩沖電路并聯(lián)一開關(guān)裝置。建議緩沖值在模型離散化。對于大多數(shù)應(yīng)用二極管和晶閘管的內(nèi)部電感應(yīng)該被設(shè)置為零。本設(shè)計選擇電力電子器件為IGBT，其他設(shè)置為默認值即可，設(shè)置測量物理量為所有電壓和電流。左邊兩個接口為電源輸入接口，接直流電壓源；右邊最