交流電動機串級調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真

1、交流電動機串級調(diào)速系統(tǒng)建模 與仿真日期:遠程與繼續(xù)教育學(xué)院 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：交流電機串級調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真學(xué)習(xí)中心: 學(xué) 姓 專內(nèi)蒙古學(xué)習(xí)中心號:名:業(yè):090F31141095梅雨停電氣工程及其自動化王旭東指導(dǎo)教師:2016 年月 1 日中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）遠程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）指導(dǎo)教師指導(dǎo)意見表學(xué)生姓名：梅雨停 學(xué)號：090F31141095專業(yè)：電氣工程及其自動化 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 交流電機串級調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真指導(dǎo)教師意見：（請對論文的學(xué)術(shù)水平做出簡要評述。包括選題意義；文獻資料的掌握；所用資料、實驗結(jié)果和計算數(shù)據(jù)的可靠性；寫作規(guī)范和邏輯性；文獻引用的規(guī)

2、范性等。還須明確指出論文中存在的問題和不足之處。）指導(dǎo)教師結(jié)論：（合格、不合格）指導(dǎo)教師姓名所在單位指導(dǎo)時間中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）遠程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評閱意見表學(xué)生姓名： 梅雨停 學(xué)號：090F31141095 專業(yè)：電氣工程及其自動化畢業(yè)設(shè)計（論文）題目交流電機串級調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真評閱意見：（請對論文的學(xué)術(shù)水平做出簡要評述。包括選題意義；文獻資料的掌握；所用資料、實驗結(jié)果和計算數(shù)據(jù)的可靠性；寫作規(guī)范和邏輯性；文獻引用的規(guī)范性等。還須明確指出論文中存在的問題和不足之處。修改意見：（針對上面提出的問題和不足之處提出具體修改意見。評閱成績合格，并可不用修改直接參加答辯的不

3、必填此意見。）畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱成績（百分制）：評閱結(jié)論:（同意答辯、不同意答辯、修改后答辯）所在單位評閱時間評閱人姓名論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本人所呈交的本科畢業(yè)論文交流電機串級調(diào)速系統(tǒng)建模與仿真 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究工作所取得的成果。論文中引用他人的文獻、資料 均已明確注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨立完成，不包含他人成果及使用過的材料。對論文的完成提供過幫助的有關(guān)人員已在文中說明并致以謝意。本人所呈交的本科畢業(yè)論文沒有違反學(xué)術(shù)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范，沒有侵權(quán)行為，并愿意 承擔由此而產(chǎn)生的法律責(zé)任和法律后果。論文作者（簽字）：梅雨停日期：2016年 3月1日串級調(diào)速是通過繞線式異

4、步電動機的轉(zhuǎn)子回路引入附加電勢而產(chǎn)生的。它屬于變 轉(zhuǎn)差率來實現(xiàn)串級調(diào)速的。與轉(zhuǎn)子串電阻的方式不同，串級調(diào)速可以將異步電動機的功 率加以應(yīng)用（回饋電網(wǎng)或轉(zhuǎn)化為機械能送回到電動機軸上），因此效率高。所謂雙饋調(diào)速，是指將電能分別饋入異步電動機的定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組。通常將 定子繞組接入工頻電源，將轉(zhuǎn)子繞組接到頻率、幅值、相位和相序，就可以調(diào)節(jié)異步電 動機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和電動機定子側(cè)的無功功率。這種雙饋調(diào)速的異步電動機可以超同步 和亞同步運行，不但可以工作在電動狀態(tài)，而且可以工作在發(fā)電狀態(tài)。雙饋串級調(diào)速能實現(xiàn)無級平滑調(diào)速，低速時機械特性也比較硬。特別是晶閘管低同 步串級調(diào)速系統(tǒng)，技術(shù)難度小，性能比較完善，

5、因而獲得了廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：1、異步電動機2、串級調(diào)速3、原理4、基本類型.12.23346.7（四）（五）（六）三、串級調(diào)速系統(tǒng)主回路主要參數(shù)計算與選擇 .（一）串級調(diào)速系統(tǒng)主回路主要參數(shù)計算與選擇（二）轉(zhuǎn)子整流器的參數(shù)計算與元件選擇四、電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計（一）電流環(huán)的設(shè)計（二）轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計五、交流串級調(diào)速系統(tǒng)的仿真 （一）MATLA簡要介紹 （二）晶閘管串級調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真2123.25121212212526一、概述（一）交流電動機的發(fā)展概況 （二）串級調(diào)速的優(yōu)缺點（三）與變頻調(diào)速方式的比較與應(yīng)用二、雙閉環(huán)控制的串級調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計.（一）雙閉環(huán)控制串級調(diào)速系統(tǒng)的組成 串級調(diào)速系統(tǒng)的動

6、態(tài)數(shù)學(xué)模型 調(diào)節(jié)器參數(shù)的設(shè)計串級調(diào)速系統(tǒng)的啟動方式異步電動機串級調(diào)速時的機械特性. 異步電動機串級調(diào)速時的轉(zhuǎn)子整流電路31321、 系統(tǒng)的建模和參數(shù)設(shè)置 262、 系統(tǒng)的仿真參數(shù)設(shè)置 28283、系統(tǒng)的仿真，仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析 六、結(jié)束語30致謝參考文獻、概述(一)交流電動機調(diào)速的發(fā)展概況縱觀電力傳動的發(fā)展過程，交直流兩種傳動方式共存于各個生產(chǎn)領(lǐng)域之中。在電 力電子技術(shù)發(fā)展之前，直流電動機幾乎占壟斷地位。對于直流電動機只要改變電動機的 電壓或者勵磁電流就可以實現(xiàn)電動機的無級調(diào)速，且電動機的轉(zhuǎn)矩容易控制，具有良好 的動態(tài)性能。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，它們相互競爭、相互促進。交流電動機，特別

7、是鼠籠式異步電動機與直流電動機相比具有一些突出的優(yōu)點：制 造成本低；重量輕；慣性??；可靠性和運行效率高；維修工作量小；能在惡劣的甚至在 有易燃易爆性氣體的環(huán)境中安全運行。這些與現(xiàn)代調(diào)速系統(tǒng)要求的可靠性、可用性、可 維修性相一致。正是由于交流電動機的這種優(yōu)勢，使它在電力拖動系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍比 直流電動機廣泛得多，約占整個電力拖動總?cè)萘康?0%以上；但同時交流電動機本身是一個非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)，其可控性較差。而隨著電力電子技術(shù)和自動控制技 術(shù)的迅速發(fā)展以及各種高性能的電力電子器件產(chǎn)品的出現(xiàn)，為交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。特別是70年代初出現(xiàn)的矢量變換控制技術(shù)以及在矢量變換基礎(chǔ)上相繼出

8、 現(xiàn)的磁通反饋矢量控制、轉(zhuǎn)差型矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等實用系統(tǒng)，大大推進了交流 傳運控制技術(shù)的發(fā)展。這些新型的交流傳動控制技術(shù)與高性能的變頻器相結(jié)合，就有可 能使利用交流電動機構(gòu)成的交流伺服系統(tǒng)在性能上與高精度的直流伺服系統(tǒng)相匹配。特別是在一些大容量、高轉(zhuǎn)速或特殊環(huán)境下應(yīng)用的場合，交流調(diào)速系統(tǒng)已顯示出無比的優(yōu) 越性，電氣傳動交流化的時代隨之而來。根據(jù)異步電動機的轉(zhuǎn)速公式：n=60?1 (1-s )/ PP:電機極對數(shù)?1 :供電電源頻率 s:電機轉(zhuǎn)差率因此，異步電動機有三種基本的調(diào)速方式，即改變極對數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率和改變供電 電源頻率。由于繞線式異步電動機串級調(diào)速具有結(jié)構(gòu)簡單，高效節(jié)能等優(yōu)點，在

9、工業(yè)中得到了 較廣泛的應(yīng)用。串級調(diào)速的控制方法多采用電動機電流和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)PI控制。其結(jié)構(gòu)與直流電動機雙閉環(huán)系統(tǒng)類似。但是，交流電動機中的電磁關(guān)系遠比直流電動機中的電磁關(guān)系復(fù)雜。而且，串級調(diào)速系統(tǒng)中的繞線式大道理轉(zhuǎn)子需接入整流器等非線性元件， 使其內(nèi)部的電磁關(guān)系更為復(fù)雜。因此，這種雙閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)計算，調(diào)試比較 困難，在設(shè)計中往往采用近似法，式湊法，反復(fù)調(diào)試才能得到較好的結(jié)果。（二）、串級調(diào)速的優(yōu)缺點串級調(diào)速的優(yōu)點主要是：1調(diào)速范圍較大，但是過載能力隨轉(zhuǎn)速降低而減小， 限制了 調(diào)速范圍的擴大；另外因轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)差功率越大，所需整流器、逆變裝置的容量也越 大，這也成了限制調(diào)速范圍擴大的

10、一個因素。對于鼓風(fēng)機類負載，負載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低 而減小，能夠用較小容量的整流器、逆變裝置獲得較大的調(diào)速范圍。2調(diào)速的平滑性好， 晶閘管調(diào)速電路很容易通過對導(dǎo)通角的平滑調(diào)節(jié)改變轉(zhuǎn)速。3調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性好，因為串級調(diào)速時的機械特性的直線部分的硬度較大，甚至較固有機械特性大。4調(diào)速的經(jīng)濟性好，由前面內(nèi)容可知，串級調(diào)速回收了大部分轉(zhuǎn)差功率，保證了電動機的效率，減小了 電能的浪費。另外，由于整流逆變電路只需要對轉(zhuǎn)差功率進行調(diào)節(jié)， 因此其容量要求低， 可以明顯節(jié)省調(diào)速電路成本。串級調(diào)速的缺點：1逆變變壓器本身體積較大，成本偏高；在向電網(wǎng)饋送有功功率的 同時還要從電網(wǎng)吸取無功功率（建立內(nèi)部磁場），造成整個調(diào)速系

11、統(tǒng)功率因數(shù)偏低，如高 速滿載運行時，其功率因數(shù)只有 0.6，這是不能達到全國供用電規(guī)則相關(guān)規(guī)定的。2逆變裝置將直流逆變成交流時，將附帶產(chǎn)生較多諧波分量，會對電網(wǎng)造成污染。3串級調(diào)速只能用于繞線式異步電動機。（三）與變頻調(diào)速方式的比較及應(yīng)用變頻調(diào)速是交流電機調(diào)速中最優(yōu)越的調(diào)速方式，調(diào)速性能好，具有恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速特性， 適合各種類型交流電動機。但由于其控制功率是被控電機的視在功率，受電力半導(dǎo)體器 件耐壓水平的限制，高壓變頻調(diào)速裝置非常昂貴，性能價格比隨電動機電壓升高和容量增大而明顯下降，甚至需要節(jié)電10余年才可回收設(shè)備投資。因此只適合工藝上要求 高性能調(diào)速的場合，如軋鋼等，不適合以節(jié)電為主要目的調(diào)速運

12、行。內(nèi)反饋串級調(diào)速與 變頻調(diào)速同屬高效調(diào)速方式，但其通過電動機轉(zhuǎn)子繞組將高壓問題轉(zhuǎn)化成低壓問題來處 理，所以控制功率僅為被控電機容量的 50%，解決了目前電力半導(dǎo)體器件的耐壓問題， 是高壓恒速電機改成調(diào)速電機的最佳方案。 采用這種調(diào)速方案可以用比變頻調(diào)速低得多 的成本獲得非常好的節(jié)電效果。雙閉環(huán)控制的串級調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計由于串級調(diào)速系統(tǒng)機械特性的靜差率較大，所以開環(huán)控制系統(tǒng)只能用于對調(diào)速精度 要求不高的場合。為了提高靜態(tài)調(diào)速精度，并獲得較好的動態(tài)特性，須采用閉環(huán)控制， 通常采用具有電流反饋與轉(zhuǎn)速反饋的雙閉環(huán)控制方式。由于串級調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子整流器 是不可控的，系統(tǒng)本身不能產(chǎn)生電氣制動作用，所謂動態(tài)性

13、能的改善只是指起動與加速 過程性能的改善，減速過程只能靠負載作用自由降速。（一） 雙閉環(huán)控制串級調(diào)速系統(tǒng)的組成圖2.1雙閉環(huán)控制的串級調(diào)速系統(tǒng)圖2.1所示為雙閉環(huán)控制的串級調(diào)速系統(tǒng)原理圖。圖中，轉(zhuǎn)速反饋信號取自異步 電動機軸上連接的測速發(fā)電機，電流反饋信號取自逆變器交流側(cè)的電流互感器，也可通 過霍爾變換器或直流互感器取自轉(zhuǎn)子直流回路。為了防止逆變器逆變顛覆，在電流調(diào)節(jié) 器ACR輸出電壓為零時，應(yīng)整定觸發(fā)脈沖輸出相位角為P - 3 min。圖2.1所示的系統(tǒng)與直流不可逆雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)一樣，具有靜態(tài)穩(wěn)速與動態(tài)恒流的作用。所不同的是它的 控制作用都是通過異步電動機轉(zhuǎn)子回路實現(xiàn)的。11gA'

14、II M2Sv?； > ZLCi_X.、乙-(町 Mj»wf I n> "ib>圖2.2串級調(diào)速系統(tǒng)原理圖（a主電路（b）等效電路（二）串級調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型在圖2.1所示的系統(tǒng)中，可控整流裝置、調(diào)節(jié)器以及反饋環(huán)節(jié)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖均與 直流調(diào)速系統(tǒng)中相同。在異步電動機轉(zhuǎn)子直流回路中，不少物理量都與轉(zhuǎn)差率有關(guān)，所 以要單獨處理。1轉(zhuǎn)子直流回路的傳遞函數(shù)根據(jù)圖2.2的等效電路圖可以列出串級調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子直流回路的動態(tài)電壓平衡方程式:= L+ RQ(2.1)式中:U do：當s=1時轉(zhuǎn)子整流器輸出的空載電壓，%=2.34£臚】囂片(2.2)U i0:逆

15、變器直流側(cè)的空載電壓,片0 = Z34E護聊j(2.3)L:轉(zhuǎn)子直流回路總電感，2F ,GD tin(2.4)L D：折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的異步電動機每相漏感，IYVDO DO5 =寸西(2.5)t :折算到二次側(cè)的逆變變壓器每相漏感，Xt Xt(2.6)R:(2.7)(2.8)將式（2.8 ）兩邊取拉氏變換，可求得轉(zhuǎn)子直流回路的傳遞函數(shù)T1(2.9)L：平波電抗器電感，轉(zhuǎn)差率為s時轉(zhuǎn)子直流回路等效電阻：3 X-pR =S + + 2Rn + 2Rt + R】TTKUI t于是式（2.1 ）可改寫成:(Qi 廠!1(415)式中:Tls：轉(zhuǎn)子直流回路的時間常數(shù),K Lr：轉(zhuǎn)子直流回路的放大系數(shù),2.3

16、所轉(zhuǎn)子直流回路的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖示。需要指出，串級調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子直流回路傳遞 函數(shù)中的時間常數(shù)Tls和放大系數(shù)KLr都是轉(zhuǎn)速n 的函數(shù)，它們是非定常數(shù)。2異步電動機的傳遞函數(shù)異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩為：(2.10)圖2.3轉(zhuǎn)子直流回路動態(tài)結(jié)構(gòu)圖I(2.11)(2.12)門】矗）-店）R/Ce RGDR QT 冷375¥胡(2.13)電力拖動系統(tǒng)的運動方程式為：2GD dnT - T,=P L 375 dt或?qū)懗?2GD tin375 dt式中：Tl：負載轉(zhuǎn)矩，IL：所對應(yīng)的等效直流電路，由此可得異步電動機在串級調(diào)速時的傳遞函數(shù)為2GD RT W其中"弓750嗚為機電時間常數(shù)，Tm

17、與R、CE、Cm、都有關(guān)系，所以也不是常 數(shù)，而是Id和n的函數(shù)。3串級調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖把圖2.1中的異步電動機和轉(zhuǎn)子直流回路都畫成傳遞函數(shù)框圖，再考慮給定濾波環(huán)節(jié)和反饋濾波環(huán)節(jié)就可直接畫出雙閉環(huán)控制串級調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)框圖，如圖2.4所示。圖2.4雙閉環(huán)控制串級調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖（三）調(diào)節(jié)器參數(shù)的設(shè)計雙閉環(huán)控制串級調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)校正一般主要按抗擾性能考慮，即應(yīng)使系統(tǒng)在負載 擾動時有良好的動態(tài)響應(yīng)。在采用工程設(shè)計方法進行動態(tài)設(shè)計時，可以像直流調(diào)速系統(tǒng) 那樣，電流環(huán)按典型I型系統(tǒng)設(shè)計，轉(zhuǎn)速環(huán)按典型n型系統(tǒng)設(shè)計。但是串級調(diào)速系統(tǒng)中 轉(zhuǎn)子直流回路的時間常數(shù) Tls及放大系數(shù)Klr都是轉(zhuǎn)速的函數(shù)

18、，而異步電動機的機電時 間常數(shù)Tm又是轉(zhuǎn)速和電流的函數(shù)，這就給調(diào)節(jié)器的設(shè)計帶來一定的困難。具體設(shè)計時,可以先在確定的轉(zhuǎn)速n和負載電流Id的前提下，求出各傳遞函數(shù)中的參數(shù)。例如，按照 要求的最大轉(zhuǎn)差率Smax或平均轉(zhuǎn)差率1/2Smax來確定轉(zhuǎn)速，按額定負載或常用的實際負 載來選定電流，然后按定常系統(tǒng)進行設(shè)計。如果用模擬控制系統(tǒng)實現(xiàn)，則當實際轉(zhuǎn)速或 電流改變時，系統(tǒng)的動態(tài)性能就要變壞。如果采用微機數(shù)字控制，可以按照不同的轉(zhuǎn)速 和電流事先計算好參數(shù)的變化，用表格的方式存入微機，實時控制時可根據(jù)檢測得到的 轉(zhuǎn)速和電流查表調(diào)用，就可以得到滿意的動態(tài)特性。（四）串級調(diào)速系統(tǒng)的啟動方式串級調(diào)速系統(tǒng)是依靠逆變

19、器提供附加電動勢而工作的，為了使系統(tǒng)工作正常，對系統(tǒng)的起動與停車控制必須有合理的措施予以保證?？偟脑瓌t是在起動時必須使逆變器先 于電機接上電網(wǎng)，停車時則比電機后脫離電網(wǎng)，以防止逆變器交流側(cè)斷電，而使晶閘管 無法關(guān)斷，造成逆變器的短路事故。串級調(diào)速系統(tǒng)的起動方式通常有間接起動和直接起動兩種。1間接啟動大部分采用串級調(diào)速的設(shè)備是不需要從零速到額定轉(zhuǎn)速作全范圍調(diào)速的，特別對于 風(fēng)機、泵、壓縮機等機械，其調(diào)速范圍本來就不大，串級調(diào)速裝置的容量可以選擇比電 動機小得多。為了使串級調(diào)速裝置不受過電壓損壞，須采用間接起動方式，即將電動機 轉(zhuǎn)子先接入電阻或頻敏變阻器起動，待轉(zhuǎn)速升高到串級調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計最低轉(zhuǎn)速

20、時，才 把串級調(diào)速裝置投人運行。由于這類機械不經(jīng)常起動，所用的起動電阻等都可按短時工 作制選用，容量與體積都較小。從串電阻起動換接到串級調(diào)速可以利用對電動機轉(zhuǎn)速的 檢測或利用時間原則自動控制。圖2.5所示是間接起動控制原理圖。起動操作順序如下：先合上裝置電KO源總開關(guān)S,使逆變器在P min下等 待工作。然后依次接通接觸器 K1,接 人起動電阻R,再接通Ko,把電機定 已It子回路與電網(wǎng)接通，電動機便以轉(zhuǎn)子串電阻的方式起動。待起動到所設(shè)計的n min（smax ）時接通K2,使電動機轉(zhuǎn)子接到串級調(diào)速裝置，同時斷開 K1，切斷起 動電阻，此后電動機 就可以串級調(diào)速的方式繼續(xù)加速到所需的轉(zhuǎn)速運行。

21、圖2.5串接調(diào)速系統(tǒng)間接啟 動控制原理圖不允許在未達到設(shè)計最低轉(zhuǎn)速以前就把電動機轉(zhuǎn)子回路與串級調(diào)速裝置聯(lián)通，否則轉(zhuǎn)子電壓會超過整流器件的電壓定額而損壞器件，所以轉(zhuǎn)速檢測或起動時間計算必須準確。 停車時，由于沒有制動作用，應(yīng)先斷開K2，使電動機轉(zhuǎn)子回路與串級調(diào)速裝置脫離，再斷開Ko，以防止當Ko斷開時在轉(zhuǎn)子側(cè)感生斷閘高電壓而損壞整流器與逆變器。如果生產(chǎn)機械許可，也可以不用檢測最低轉(zhuǎn)速自動控制，而讓電動機在串電阻方式 下起動到最高速，切換到串級調(diào)速后，再按工藝要求調(diào)節(jié)到所需要的轉(zhuǎn)速運行。這種起 動方式可以保證整流器與逆變器不致受到超過定額的電壓，工作安全。但電動機要先升 到最高轉(zhuǎn)速，再通過減速達到

22、工作轉(zhuǎn)速，對于有些生產(chǎn)機械是不允許的。2直接啟動直接起動又稱串級調(diào)速方式起動，用于可在全范圍調(diào)速的串級調(diào)速系統(tǒng)。在起動控 制時讓逆變器先于電動機接通交流電網(wǎng)，然后使電動機的定子與交流電網(wǎng)接通，此時轉(zhuǎn) 子呈開路狀態(tài)，可防止因電動機起動時的合閘過電壓通過轉(zhuǎn)子回路損壞整流裝置，最后 再使轉(zhuǎn)子回路與整流器接通。在圖 2.5中，接觸器的工作順序為 S Ko K2，此時不需 要起動電阻。當轉(zhuǎn)子回路接通時，由于轉(zhuǎn)子整流電壓小于逆變電壓，直流回路無電流，電動機尚不能起動。待發(fā)出給定信號后，隨著夕的增大，逆變電壓降低，產(chǎn)生直流電流，電動機才逐漸加速，直至達到給定轉(zhuǎn)速。（五）異步電動機串級調(diào)速時的機械特性在串級調(diào)

23、速系統(tǒng)中，異步電動機轉(zhuǎn)子側(cè)整流器的輸出量、分別與異步電動機的轉(zhuǎn)速 和電磁轉(zhuǎn)矩有關(guān)。因此，可以從電動機轉(zhuǎn)子直流回路著手來分析異步電動機在串級調(diào)速 時的機械特性。1.異步電動機串級調(diào)速機械特性的特征（1）理想空載轉(zhuǎn)速在異步電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速時，其理想空載轉(zhuǎn)速就是其同步轉(zhuǎn)速，而且恒定 不變，調(diào)速時機械特性變軟，調(diào)速性能差。在串級調(diào)速系統(tǒng)中，電動機的極對數(shù)與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速都不變，同步轉(zhuǎn)速也是恒定的, 但是它的理想空載轉(zhuǎn)速卻能夠連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)。當系統(tǒng)在理想空載狀態(tài)下運行時（ld=O）,轉(zhuǎn)子直流回路的電壓平衡方程式變成So：異步電動機在串級調(diào)速時對應(yīng)于某一UgTJi。M寸U巧P（2.14）P角的理想空

24、載轉(zhuǎn)差率，并取 Ki=K2，則:(2.15)由此可得相應(yīng)的理想空載轉(zhuǎn)速 no為:% =耳旳（1 -閉）=n呦U2yCOS 卩Erf)(2.16)這樣，串級調(diào)速時的機械特性便如圖2.6所示。式中nsyn：異步電動機的同步轉(zhuǎn)速。特性分析：（2）從式（2.15）和式（2.16）可知，在串級調(diào)速時，理想空載轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速是不同的。 當改變逆變角P時，理想空載轉(zhuǎn)差率和理想空載轉(zhuǎn)速都相應(yīng)改變。由式（2.14 ）還可看出，在不同的角下，異步 電動機串級調(diào)速時的機械特性是近似 平行的，其工作段類似于直流電動機變壓調(diào)速的機械特性。2.機械特性的斜率與最大轉(zhuǎn)矩串級調(diào)速時，轉(zhuǎn)子回路中接入了串級調(diào)速裝置（包括兩套整流

25、裝置、平波電抗器、 逆變變壓器等），實際上相當于在電動機轉(zhuǎn)子回路中接入了一定數(shù)量的等效電阻和電抗, 它們的影響在任何轉(zhuǎn)速下都存在。由于轉(zhuǎn)子回路電阻的影響，異步電動機串級調(diào)速時的機械特性比其固有特性要軟得 多。3轉(zhuǎn)子回路電阻的影響當電機在最高速的特性上（P =90°）帶額定負載，也難以達到其額定轉(zhuǎn)速。整流電路換相重疊角將加大，并產(chǎn)生強迫延遲導(dǎo)通現(xiàn)象，使串級調(diào)速時的最大電磁 轉(zhuǎn)矩比電動機在正常接線時的最大轉(zhuǎn)矩有明顯的降低。0I OLt)0匚0.2衍;0.40.6Z t0,!itoU.2540.& OS I.U 代 tJa>0.20,40.60.2U.4R、固TT荷性圖2.6

26、異步電動機串級調(diào)速時的機械特性a）大電機（六）異步電動機串級調(diào)速時的轉(zhuǎn)子整流電路從圖2.1中可以看出，異步電動機相當于轉(zhuǎn)子整流器的供電電源?？闯墒钦髯儔浩鞯囊淮蝹?cè)，則轉(zhuǎn)子繞組相當于二次側(cè)，與帶整流變壓器的整流電路非 常相似，因而可以引用電力電子技術(shù)中分析整流電路的一些結(jié)論來研究串級調(diào)速時的轉(zhuǎn) 子整流電路。但是，兩者之間還存在著一些顯著的差異，主要是：整流電路的不同點：（1）一般整流變壓器輸入輸出的頻率是一樣的，而異步電動機轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢 的幅值與頻率都是變化的，隨電機轉(zhuǎn)速的改變而變化；（2）異步電動機折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏抗值也與轉(zhuǎn)子頻率或轉(zhuǎn)差率有關(guān)；（3）由于異步電動機折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的漏抗值較

27、大，所以出現(xiàn)的換相重疊現(xiàn)象比一般 整流電路嚴重，從而在負載較大時會引起整流器件的強迫延遲換相現(xiàn)象。b）小電機異步如果把電動機定子1轉(zhuǎn)子整流電路：（如圖2.7）2.電路分析：假設(shè)條件（1）整流器件具有理想的整流特性，管壓 降及漏電流均可忽略；（2）轉(zhuǎn)子直流回路中平波電抗器的電感為 無窮大，直流電流波形平直；（3） 忽略電動機勵磁阻抗的影響。換相重 疊現(xiàn)象：設(shè)電動機在某一轉(zhuǎn)差率下穩(wěn)定運行，轉(zhuǎn)子冷Vhi5vi)5viDsI'k加Jiz三相的感應(yīng)電動勢為Era、Erb、Ere。當各整流器件依次導(dǎo)通時，必有器件間的換相過程, 這時處于換相中的兩相電動勢同時起作用，產(chǎn)生換相重疊壓降，如圖2.8所示

28、。r根據(jù)電力電子技術(shù)中介紹的理論，換相重疊角為=arccos¥ = arccos(2.17)其中；Xdo:s=1時折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的電動機定子和轉(zhuǎn)子每相漏抗。由式2.7可知，換相重疊角隨著整流電流Id的增大而增加。當Id較小，丫在0° 60°之間時，整流電路中各整流器件都在對應(yīng)相電壓波形的自然 換相點處換流，整流波形正常。當電流Id增大到丫角大于60°時，器件在自然換相點處未能結(jié)束換流，從而迫使本 該在自然換相點換流的器件推遲換流，出現(xiàn)了強迫延遲換相現(xiàn)象，所延遲的角度稱作強 迫延時換相角a P。轉(zhuǎn)子整流由此可見，串級調(diào)速時的異步電動機轉(zhuǎn)子整流電路有兩種正常工

29、作狀態(tài)。第一種工作狀態(tài)的特征是；0" < Y < 60 Qp = O電路的工作狀態(tài)(2.18)此時，轉(zhuǎn)子整流電路處于正常的不可控整流工作狀態(tài)，可稱之為第一工作區(qū)。 第二種工作狀態(tài)的特征是：”(2.19)這時，由于強迫延遲換相的作用，使得整流電路好似處于可控的整流工作狀態(tài), 角相當于整流器件的控制角，這一狀態(tài)稱作第二工作區(qū)。4個器件同時導(dǎo)通，形成共陽極組和共陰極組器件30°，而丫角繼續(xù)增大，整流電路處于第三種工作狀當a p=300時，整流電路中會出現(xiàn) 雙換流的重疊現(xiàn)象，此后a P保持為 態(tài)，這是一種非正常的故障狀態(tài)。三、串級調(diào)速系統(tǒng)主回路主要參數(shù)計算與選擇(一)異

30、步電動機容量的選擇考慮到異步電動機輸出的最大轉(zhuǎn)矩的降低， 功率因數(shù)的降低和轉(zhuǎn)子損耗增大等因素, 不論對于新設(shè)計的或是改造的都應(yīng)對異步電動機的容量進行重新選擇的計算， 異步電動機的容量P計算如下：PfPD串級調(diào)速(3.1)Ki：串級調(diào)速系數(shù)，一般取1.2左右。對于在長期低速運行的串級調(diào) 應(yīng)該取大一點。速系統(tǒng),Pd：按照常規(guī)運算方式計算的電動機容量。該電機定額為連續(xù)定額Si,基本防護等級為ip23,基本冷卻方法為ICO1, 和安裝方式為IBM3P>Pd基本結(jié)構(gòu)農(nóng)3. 1電機型號MDXMA100-22額足功率2. 2KW額址電涼t 8/8.3A鞘了電壓/電流1015V / 垃了A最鬲/低轉(zhuǎn)逸1

31、425/690r/min77%功率因數(shù)a 80控制裝H型號JC4一flOOA/SOO'V（二）轉(zhuǎn)子整流器的參數(shù)計算與元件選擇1最大轉(zhuǎn)差率:(3.2)式中:n 1：電動機的同步轉(zhuǎn)速，近似等于電動機的額定轉(zhuǎn)速。n min：串級調(diào)速系統(tǒng)的最低工作轉(zhuǎn)速D =(3.3)"mm n 伽轉(zhuǎn)差率:=(1500-1425)/15000.05(3.4)最大轉(zhuǎn)差率:SmaF(1484-690)/14840.535(3.5)調(diào)速范圍:D = 5/血=1425何0 ".07(3.6)Zmax2轉(zhuǎn)子整流器的最大輸出電壓：(3.7)式中:E 20：轉(zhuǎn)子開路相電勢K UV：整流電壓計算系數(shù)，見表1

32、 :符號5Kc心TK相帶中線0.:怡 70. 870. 5770. 472L ：詣1).劇三ffl橋0. 387L貼0, 8ISO.Slfi1.0S20. H取三相橋爪K0. 3672, 70. 8161. 5781. 0340. 260. 52戲三相橋并聯(lián)0. LR1L35a 1080. 7891.0310,卅工n2表3, 2:變流器十電杲訂穌殺數(shù)(3.8)U血掘=135 X 1045 X (K1/2.15) = 755V3最大直流整流電流:(3.9)式中：M：電動機的電流過載倍數(shù)，近似等于轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)2N：轉(zhuǎn)子線電流額定值，IV：整流電壓計算系數(shù)，見表3.2dr：轉(zhuǎn)子整流器輸出直流電流額定

33、值I dr = l2N/Kvi ,考慮到轉(zhuǎn)子電流畸變等因素的影響而引如的系則：1= 1.1 X 2 X 6,27/0.813 = 1697A2,(3.10)4整流二極管的選擇：(1)整流二極管電壓的選擇：設(shè)每個橋臂上串聯(lián)的整流二極管數(shù)目為 N=3,則每個二極管的反向重復(fù)峰值 Ukrm為:KavN式中：ut：電壓計算系數(shù)，見表3.2，2n：轉(zhuǎn)子開路相電勢，(3.11)E由上式可見，整流二極管所承受的最高電壓與最低電壓與系統(tǒng)的調(diào)速范圍D有關(guān),調(diào)速范圍越高，元件承受的電壓越高，貝Ukrm - X 1.35 X 1045 x (1 - l/2J5)/(0,9 x 3) = 419V( 3 12)(2)

34、整流二極管電流的選擇Np= 3在大容量串級調(diào)速系統(tǒng)中，需要將幾個整流二極管并聯(lián)使用。設(shè)并聯(lián)支路數(shù)為 則每個整流二極管的電流計算如下：.(1占切缶論(3.13)2 W式中:K it：電流計算系數(shù)，見表3.2，I dmax：轉(zhuǎn)子整流器最大直流整流電流，K Ad均流系數(shù)。其值可取0.8-0.9。對于元件不并聯(lián)的情況下取15逆變器的參數(shù)計算與元件選擇(1)逆變變壓器的參數(shù)計算對于不同的異步電動機轉(zhuǎn)子額定電壓和不同的調(diào)速范圍、要求有不同的逆變變壓器 二次側(cè)電壓與3其匹配，同時也希逐轉(zhuǎn)子電路與交流電網(wǎng)之間實行電隔離，因此一般串 級調(diào)速系統(tǒng)中均需配置逆變變壓器。逆變壓器二次側(cè)線電壓:根據(jù)最低轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)子最大整

35、流電壓與逆變器最大電壓相等的原則確定:11T2 K訓(xùn)m片血(3.14)式中:U T2：逆變變壓器二次側(cè)線電壓，Udmax :轉(zhuǎn)子整流器最大輸出直流電壓,KUV :整流電壓計算系數(shù)。見上表， bmin :最小逆變角，一般取300， 逆變變壓器二次側(cè)線電流：片2 = K加(3.15)式中：It2 :逆變變壓器二次側(cè)線電流，KIV :整流電流計算系數(shù)。見上表，IdN :轉(zhuǎn)子整流器輸出直流電流額定值,逆變變壓器一次側(cè)線電流(3.16)式中：It1 :逆變變壓器一次側(cè)線電流，Kil :變壓器一次側(cè)線電流計算系數(shù)。見上表,Kt：逆變變壓器的變比逆變變壓器等值容量(3.17)式中：Kst :變壓器等值容量計

36、算系數(shù)，見上表,(2)晶閘管的參數(shù)計算晶閘管額定電壓的選擇在大容量晶閘管串級調(diào)速系統(tǒng)中，單個晶閘管的額定電壓不能滿足要求，需要幾個晶閘管串聯(lián)使用。設(shè)每個串聯(lián)橋臂上晶閘管的數(shù)目為N，則每個晶閘管反向重復(fù)電壓由下式確定:(2 2)l<u 丁(3.18)式中：Kut :Kav :UT2：電壓計算系數(shù)，如上表均壓系數(shù)，其值可取9.08.0。對于元件不需串聯(lián)的情況下取1,逆變變壓器二次側(cè)線電壓，晶閘管額定電流的選擇設(shè)每個橋臂并聯(lián)元件支路數(shù)為 Np,則每個晶閘管的額定電流為：(3.19)式中：Kit：電流計算系數(shù)，見上表，Idmax :轉(zhuǎn)子整流器最大直流整流電流,KAC :均流系數(shù)。其值可取9.08

37、.0。對于元件不并聯(lián)的情況下取1.平波電抗器電感量的計算轉(zhuǎn)子直流回路平波電抗器的作用是:使串級挑速在最小工作電流下仍能維持電流的連續(xù)。減小電流脈動，把直流回路中的脈動分量在電動機轉(zhuǎn)子中造成的附加損耗控制在允 許的范圍內(nèi)。平波電抗器的電感量計算如下:保證電流連續(xù)所需要的電感量：3K的叫2*STxW式中：S 1：正比與直流電壓中的交流分量的電感計算系數(shù)，從下圖中查，UT2 :逆變變壓器二次側(cè)線電壓,KUV :系數(shù)，見上表,Idmin :直流回路最小工作電流Lm :異步電動機折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的每相電感量,Lt:逆變變壓器折算到二次側(cè)的每相電感量.0.1晰VU* '妙HP :H-5-Eii.OI0

38、Eju不冋滋波數(shù)戶時，臨界電廊計算系數(shù);與醫(yī)南坤的關(guān)系限制電流脈動的電感量：S = Kp(3.21)'dNKP:限制電流脈動的電感系數(shù)（ms）,其值從表2中查,S:允許的電流脈動率，一般可取10%左右。表3. 3:電感S訃算系數(shù)心mwkn;>e-匕=6%p1匕=12%J = 18%值的感抗分ffi二相帶中線1+93L 83I. 731-二相橋0* 150. 1( 360. 32.故二相橋出栽或并聯(lián)0- 110. USG0. U66U. 04S平波電抗器的電感量的選擇及計算在使用晶閘管裝置時，為了提高它對負載供電的性能和提高運行的安全可靠性 ，常在 直流側(cè)使用帶有空氣隙的鐵芯電抗器

39、，本節(jié)著重于電抗器的計算，電抗器的主要參數(shù)是：流 過電抗器的電流和電抗器的電感量。使輸出電流連續(xù)所需的電感量當晶閘管的控制角a較大，負載電流小到一定程度時，會出現(xiàn)輸出電流不連續(xù)的現(xiàn)象，為保證電流連續(xù)，電樞回路中應(yīng)有的電感量：Lj = K”“切測=0.693 X 122/(5% x 12) = 140,91 mH(3.22)Idmin：要求連續(xù)的最小負載電流平均值為5%lnom,Kl =0.693平波電抗器電感的計算Ld：電動機的電樞電感I” =X 103 = 6X 220/2 X 2 X 1500 X 17,2 X 103 =(3.23)式中P:極對數(shù)（P=2）Kd=8T2 （無補償?shù)碾姍C）K

40、d=56 （有補償?shù)碾姍C）L B:變壓器二次測每相的漏電感q = KyU% X U/100 X【E = (3.9 x 5 X 122)/(100 x 12) = 1.98inH(3.24)Uk%變壓器的短路比 對于100KVA以下的變壓器：Uk%=5%Kb=3.9LP：平波電抗器的電感L卩舉 L (Lp + 25)= 140.91 - (17.80 + 2 X 1.98)三 119.15mH(3.25)閘管的保護裝置及其計算晶閘管雖然具備多種優(yōu)點，但是它承受過電流和過電壓的能力較差。為了使器件能 長期的運行，必須采用適當?shù)谋Ｗo裝置。過電壓保護凡超過晶閘管正常工作時承受的最大峰值電壓Um的都算過

41、電壓，其中一種為 操作過電壓是由晶閘管裝置的拉閘合閘和器件關(guān)斷等電磁過程引起的過電壓， 這些操作過程經(jīng)常發(fā)生是不可避免的， 另一種過電壓是由于雷擊等原因為從電網(wǎng)侵入的偶然性浪涌電壓，它可能比操作過電壓更 高，采取過電壓保護措施后，應(yīng)使經(jīng)常發(fā)生的操作過電壓限制在額定電壓Utn以下，而希望使偶然性的浪涌電壓限制在器件的斷態(tài)和反向不重復(fù)峰值電壓Udsm 和 U rsm 以下。交流側(cè)過電壓保護a.阻容保護在變壓器二次并聯(lián)電阻和電容，構(gòu)成阻容保護電路。計算單相變壓器交流側(cè)過電壓保護電容 C和電阻R的公式:(3.26)其中:223U；(3.27)S:變壓器每相平均計算容量，U2：變壓器二次相電壓有效值，i

42、o%:變壓器激磁電流百分數(shù)，1OOKVA以下b% = 7(3.28)Uk%:變壓器的短路比,100KVA以下U% = 5(3.29)由以上的公式可得：CN 6 X 7 X 3584.02/ = lOJOnF(3.30)R>2.3 X 1223磁02=斶°(3.31)變壓器二次側(cè)阻容裝置參數(shù)計算:變壓器按濃單相二相、二次Y聯(lián)結(jié)二相二次D聯(lián)結(jié)1牡容袈H按汎變壓器.次ffl并聯(lián)YK結(jié)U麻結(jié)Y聯(lián)結(jié)DK結(jié)電容CC1/3C3CCRR1閒表2 4殳丿k器連接及阻容選擇則根據(jù)上表得到：電容=C/3=3.37 卩 F電阻=3R=24.21Q壓敏電阻保護護裝置只能把操作過電壓一直在允許的范圍內(nèi)，因

43、此在采用阻容保護的同時，可以 設(shè)置非線性電阻。它們接近于穩(wěn)壓管的伏安特性，能把浪涌電壓一直在允許范圍之內(nèi)。 壓敏電阻可按下式選取它的額定電壓 U e：Up > e/(49) X (壓敏電阻承受的額定電壓峰值)晶閘管關(guān)斷過電壓保護晶閘管在開關(guān)過程中瞬時電壓的分配決定于晶管的結(jié)電容、導(dǎo)通時間和關(guān)斷時間等 等差別。為了使開關(guān)過程中的電壓分配均勻，應(yīng)對晶閘管并聯(lián)電容 C。為了防止晶閘管 導(dǎo)通瞬間，電容C對晶閘管放電造成過大的di/dt，還應(yīng)在電容支路中串聯(lián)電阻 Ro這樣 就米用RC回路來進行抑制。電容值：(3.32)(3.33)C = (2-5) xl0-3xl = 4xl0-3x 11.92

44、= 424卜用電阻值：1/2”R = (I可(Lp/t：)= 2 X八=1.37 Q過電流保護KPIt：器件的額定電流，Lb：變壓器每相的漏感。式中:由于過載短路，晶閘管正向誤導(dǎo)通和反 向擊穿，以及在逆變時換流失敗等原因， 都會產(chǎn)生過電流。過電流的保護措施有數(shù) 種，我們這里采用快速熔斷器來防止晶閘管過電流的損壞。其原理圖如下:(一)電流環(huán)的設(shè)計電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖4.1所示：電流環(huán)設(shè)計及參數(shù)計算:1.時間常數(shù)的確定(按表4.1)(1)整流裝置滯后時間常i.e?數(shù)T:整流電路形式平均失控時間(ms)單相半波It)單相橋式(金波)5三和半波3,33了柑橋式相半波三相橋式電路的平均失控時間耳=0.

45、0017s(2)電流濾波時間常數(shù)Toi：三相橋式電路每個波頭的時間是3.33ms,為了基本濾平波頭，應(yīng)有Tq = 3*3 3 ms因此取T© = 2 ms = 0.002k(3)電流環(huán)小時間常數(shù)T.i按小時間常數(shù)近似處理，取(4.1)Tjji = Tj += 0.0037sT s：整流裝置滯后時間常數(shù)，T oi：電流濾波時間常數(shù)。(4)選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)而且:巧< 5%=0.()3/(10037 =8.11 < 10(4.2)因此可按典型I型系統(tǒng)設(shè)計。電流調(diào)節(jié)器選用T盧+ 1 Wmr二 K.PI型，其傳遞函為:(4.3)3電流調(diào)節(jié)器參數(shù)的計算ACF超前時間常數(shù):打=T =

46、 0.03s電流環(huán)開環(huán)增益，要求5-5%K 嚴 0.5/Twi時，應(yīng)取KTEi=0.5,因此:= 0-5/0-0037 = 135J1/K(4.4)于是，ACR的比例系數(shù)為：Kj 三 K|TjR/pK0 三 1354 X 0.03 X 0.5/(0.05 X 40)三 L013(4.5)4.調(diào)節(jié)器中的電阻及電容計算所用運算放大器取R0=40©，各電阻和電容值計算如下:R,二隔=1.013 X 40KO(4.6)取 40KQQ = q/R嚴 0.03 X 106/(40 X 103) = 075嚇(4.7)取0.75卩F(4.8)5 = 4T曲/心=4 X 0J X 106/(40 X

47、 103) = OJnF取0.2卩F電流調(diào)節(jié)器的原理圖如圖4.3所示:ij(二)轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖4.3所示:轉(zhuǎn)速環(huán)設(shè)計及參數(shù)計算:1時間常數(shù)的確定(1) 電流環(huán)等效時間常數(shù)為：2T Ei=0.0074s ,(2) 轉(zhuǎn)速濾波時間常數(shù)為:Ton,根據(jù)所用測速發(fā)電機紋波情況，取Ton=0.01s(3)轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)為：咕=2舟+咕"017釗2. 選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)由于設(shè)計要求無靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)；又根據(jù)動態(tài)要求，應(yīng)按典型 U型系統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)速環(huán)。故 ASR選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為：F + 1JRW陽rOO - %(4.9)3. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)的計算按跟隨和

48、抗擾性能都較好的原則,取 h=5.ASR超前時間常數(shù)：(4.10)F" = hTg = 5 X 0.0174 = 0-08 7s轉(zhuǎn)速環(huán)開環(huán)增益：(h + l)/2hTJ = (5 + 1)/(2 x 25 X 0.001742) = 369.4 '(4.11)因此ASR的比例系數(shù)為:(h + 1)、 - 2(4.12)所用運算放大器取R0=40KQ，各電阻和電容值計算如下：(4.13)R = K R., = 11.7 X 40KQ = 468KQL11 U取 470KQ06(4.14)取0.2卩F5% 106%(4.15)取1卩F轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的原理圖如圖4.4所示:丄 Ifl.

49、T五、交流串級調(diào)速系統(tǒng)的仿真（一） MATLA簡要介紹MATLAB!種科學(xué)計算軟件。MATLAB Matrix Laboratory （矩陣試驗室）的縮寫, 這是一種以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計算語言。早期的MATLA主要用于解決科學(xué)和工程的復(fù)雜數(shù)學(xué)計算問題。由于它使用方便、輸 入快捷、運算高效、適應(yīng)科技人員的思維方式，并且有繪圖功能，有用戶自行擴展的空 間，因此特別受到用戶的歡迎，使它成為在科技界廣為使用的軟件，也是國內(nèi)外高校教 學(xué)和科學(xué)研究的常用軟件。MATLA由美國Math works公司于1984年開始推出，歷經(jīng)升級，到 2001年已經(jīng)有 了 6.0版，現(xiàn)在MATLAB 6.1、6.5、

50、7.0版都已相繼面世。MATLAB匕較易學(xué)，它只有一種數(shù)據(jù)類型（即 64位雙精度二進制），一種標準的輸入 輸出語句，它用解釋方式工作，不需要編譯。1993年出現(xiàn)了 SIMULINK這是基于框圖的仿真平臺，SIMULINK掛接在MATLA環(huán)境上，以MATLAB勺強大計算功能為基礎(chǔ)，以直 觀的模塊框圖進行仿真和計算，尤其是不斷擴展的、內(nèi)容豐富的模塊庫，為系統(tǒng)的仿真 提供了極大的便利。在 SIMULINK平臺上，拖拉和連接典型的模塊就可以繪制仿真對象 的模型框圖，并對模型進行仿真。在 SIMULINK平臺上，仿真模型的可讀性很強，這就避免了在MATLA窗口使用MATLA命令和函數(shù)仿真時，需要記憶大量的M函數(shù)的麻 煩，對廣大的工程技術(shù)人員來說，這無疑是好的福音，現(xiàn)在的MATLAB都同時捆綁了SIMULINK MATLA不再是單純的“矩陣實驗室”，已經(jīng)成為了一個高級計算和仿真平臺。SIMULINK原本是為控制系統(tǒng)的仿真建立的工具箱，在使用中易編程、易拓展，SIMULINK原本是為控制系統(tǒng)的仿真建立的工具箱，在使用中易編程、易拓展，從SIMULINK4.1版