電動機(jī)MATLAB數(shù)值仿真“第七章電動機(jī)及其計算機(jī)仿真0

1PARTONE三繞組變壓器仿真01三繞組變壓器帶負(fù)載模型的建立變壓器額定參數(shù):視在功率為75kVA，額定電壓為14400/120/120V。三繞組變壓器仿真模型如圖7.1所示。變壓器接有三個負(fù)載，其中負(fù)載1和負(fù)載2的額定電壓均為120V，額定功率為20kW，視在功率為10kvar;負(fù)載3的額定電壓為240V，額定功率為30kW，視在功率為20kvar。02仿真模塊參數(shù)設(shè)置變壓器額定參數(shù)的輸入對話框如圖7.2所示圖7.1所示負(fù)載1和負(fù)載2的額定參數(shù)設(shè)置對話框如圖7.3所示。圖7.1所示負(fù)載3的額定參數(shù)設(shè)置對話框如圖7.4所示。03仿真結(jié)果及分析啟動時將負(fù)載2切除，目的是使系統(tǒng)處于平衡。這時電流和電壓的輸出曲線穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載穩(wěn)定時，中性線電流為0。由于負(fù)載1和負(fù)載2的感應(yīng)無功功率由負(fù)載3的容性無功功率補(bǔ)償，一次側(cè)電流與電壓幾乎同相，有很小的相位差是由于與變壓器無功損耗相關(guān)的無功功率。打開兩個示波器可以看到，當(dāng)斷路器斷開時，由于負(fù)載不平衡，中性線的電流不為零。中性線電流曲線如圖7.5所有功率和無功功率的變化曲線如圖7.6所示斷路器打開時，有功功率從70kW降至約50kW。0

2PARTTWO啟動仿真01串電阻啟動建模直流電動機(jī)一般不采用直接啟動，因為直接啟動會使啟動過程中的電流較大。為了減小啟動電流，采用定子降壓啟動或者電樞回路串電阻啟動。不同的啟動方法影響直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩、暫態(tài)過程的時間等。以他勵直流電動機(jī)為例分析電阻三級限流啟動，仿真研究啟動過程中的轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩及電樞電流暫態(tài)變化。三級限流電阻啟動指直接將額定工作電壓加到電動機(jī)電樞繞組，為了能夠在啟動過程中始終保持足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，一般隨著轉(zhuǎn)速的增大，將串聯(lián)在申權(quán)回路中的啟動電阻R逐級切除,進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后,分別在2.8s、4.8s和6.8s切除三個限流電阻,其啟動電流較小,利用MATLAB仿真可以直接觀察其啟動瞬時的暫態(tài)過程

他勵直流電動機(jī)直接啟動仿真模型如圖7.7所示模型中的具體參數(shù)設(shè)置見以下的模塊參數(shù)對話框。01串電阻啟動建模

01串電阻啟動建模

01串電阻啟動建模

01串電阻啟動建模(1)定時器Timer模塊參數(shù)設(shè)置如圖7.14所，其中參數(shù)表示0s時刻的輸出幅值為0,0.5s時刻的輸出值為1。(2)IdealSwitch模塊參數(shù)設(shè)置如圖7.15所示，采用默認(rèn)參數(shù)設(shè)置，當(dāng)Timer計數(shù)器計數(shù)0.5s時，Timer的輸出信號為1，此時，IdealSwitch開關(guān)接收到1，則將電壓源E=240V接通到直流電動機(jī)電樞端口。02仿真模塊參數(shù)設(shè)置建立好仿真模型后，用鼠標(biāo)左鍵雙擊其中各個模塊，就可以對參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。(3)串聯(lián)限流電阻模塊參數(shù)設(shè)置如圖7.16所示(4)直流電動機(jī)(DCMachine)模塊參數(shù)設(shè)置如圖7.17所示02仿真模塊參數(shù)設(shè)置(5)仿真參數(shù)設(shè)置。通過Simulink/ConfigurationParameters下拉式菜單找到相應(yīng)的仿真參數(shù)設(shè)置對話框，如圖7.18所示。02仿真模塊參數(shù)設(shè)置他勵直流電動機(jī)限流啟動轉(zhuǎn)速隨時間變化，仿真結(jié)果如圖7.19(a)所示，在t=0.5s啟動時，他勵直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速在t=7s時接近額定運(yùn)行轉(zhuǎn)速。03仿真結(jié)果及分析他勵直流電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩隨時間變化曲線如圖7.19(b)所示，其變化過程與電電流變化過程相似，因為電磁轉(zhuǎn)矩與電樞電流是成正比變化的一種過程。03仿真結(jié)果及分析他勵直流電動機(jī)電樞電流隨時間變化曲線如圖7.19(c)所示，在啟動時，啟動電流瞬間達(dá)到很大值，由于有限流電阻，所以啟動電流得到很好的限制。03仿真結(jié)果及分析0

3PARTTHREE交流電動機(jī)基于空間矢量PWM仿真

01感應(yīng)電動機(jī)空間矢量控制模型建立02仿真模塊參數(shù)設(shè)置圖7.21所示為電源模塊參數(shù)設(shè)置對話框圖7.22所示為速度模塊參數(shù)設(shè)置對話框02仿真模塊參數(shù)設(shè)置圖7.23所示為負(fù)載轉(zhuǎn)矩參數(shù)設(shè)置對話框。圖7.24所示為感應(yīng)電動機(jī)空間矢量控制電動機(jī)參數(shù)設(shè)置對話框。02仿真模塊參數(shù)設(shè)置圖7.25所示為感應(yīng)電動機(jī)空間矢量控制變換器和直流母線參數(shù)設(shè)置對話框。圖7.26所示為感應(yīng)電動機(jī)空間矢量控制器參數(shù)設(shè)置對話框。02仿真模塊參數(shù)設(shè)置圖7.27所示為感應(yīng)電動機(jī)空間矢量控制器算法。圖7.28所示為感應(yīng)電動機(jī)空間矢量控制Demux模塊結(jié)構(gòu)03仿真結(jié)果及分析當(dāng)t=0s時，速度設(shè)定目標(biāo)值為1000r/min。電動機(jī)的轉(zhuǎn)速從0r/min開始增加，當(dāng)t=0.5s時，滿負(fù)荷扭矩被施加到電動機(jī)轉(zhuǎn)軸上，大約在t=0.6s時，速度達(dá)到設(shè)定值。當(dāng)t=1s時，速度設(shè)定值變?yōu)?500r/min,電磁轉(zhuǎn)矩再次達(dá)到設(shè)定值，使得在滿負(fù)荷下，速度上升到1500t/min。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速曲線如圖7.29所示。03仿真結(jié)果及分析在轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩變動的過程中，定子電流也不斷變動，在t=1.5s以后，隨著轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的穩(wěn)定，電動機(jī)的定子電流趨于穩(wěn)定。定子電流曲線如圖7.30所示。03仿真結(jié)果及分析當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到1000r/min時，電磁轉(zhuǎn)矩就穩(wěn)定在11N·m。當(dāng)t=1s時，速度設(shè)定值變?yōu)?500r/min，電磁轉(zhuǎn)矩再次達(dá)到設(shè)定值，實現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)t=1.5s時,機(jī)械載荷從11N·m變?yōu)?11N·m，這導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩很快穩(wěn)定在-11N·m附近。轉(zhuǎn)矩曲線如圖7.31所示。03仿真結(jié)果及分析在t=0s時的電動機(jī)啟動過程和在t=1.5s時的轉(zhuǎn)矩變動過程中，直流母線電壓經(jīng)過短暫的波動，很快進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。直流母線電壓曲線如圖7.32所示。0

4PARTFOUR感應(yīng)電動機(jī)磁場定向控制感應(yīng)電動機(jī)磁場定向控制(Field-OrientedControl，F(xiàn)OC)整體模型如圖7.33所示。電動機(jī)額定功率為150kW。感應(yīng)電動機(jī)由PWM電壓源逆變器供電,逆變器采用通用橋式結(jié)構(gòu)。速度控制環(huán)采用PI控制器，由它來產(chǎn)生FOC控制器所需要的磁通和轉(zhuǎn)矩參考值。FOC控制器計算電動機(jī)線電流、磁通和轉(zhuǎn)矩參考值，然后采用三相電流調(diào)節(jié)器把這些電流輸入電動機(jī)。電動機(jī)電流、速度和扭矩信號可以通過輸出模塊查看。01感應(yīng)電動機(jī)空間矢量控制模型建立02仿真模塊參數(shù)設(shè)置圖7.34所示為感應(yīng)電動機(jī)磁場定向控制電源模塊參數(shù)設(shè)置。圖7.35所示為感應(yīng)電動機(jī)磁場定向控制速度參數(shù)設(shè)置。02仿真模塊參數(shù)設(shè)置圖7.36所示為感應(yīng)電動機(jī)磁場定向控制負(fù)載轉(zhuǎn)矩模塊參數(shù)設(shè)置。圖7.37所示為感應(yīng)電動機(jī)磁場定向控制電動機(jī)模塊參數(shù)設(shè)置。02仿真模塊參數(shù)設(shè)置圖7.38所示為感應(yīng)電動機(jī)磁場定向控制變換器和直流母線模塊參數(shù)設(shè)置。圖7.39所示為感應(yīng)電動機(jī)磁場定向控制器模塊參數(shù)設(shè)置。02仿真模塊參數(shù)設(shè)置圖7.40所示為感應(yīng)電動機(jī)磁場定向控制算法。圖7.41所示為感應(yīng)電動機(jī)磁場定向控制Demux模塊結(jié)構(gòu)。03仿真結(jié)果及分析圖7.42所示為感應(yīng)電動機(jī)磁場定向控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速曲線?？梢钥闯?，在時間t=0s時，轉(zhuǎn)子的速度從0r/min開始逐漸增加到設(shè)定值500r/min。在t=0.5s時，電動機(jī)軸施加滿載轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)轉(zhuǎn)速仍在繼續(xù)增加。到t=0.8s時，大約達(dá)到最終值500r/min。在t=1s時，電動機(jī)速度控制目標(biāo)的預(yù)設(shè)值為0r/mn。通過控制器發(fā)出信號，執(zhí)行器動作后，可以通過快速的減速過程將電動機(jī)的速度精確地調(diào)整到0r/min并保持，即轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)。不久之后，電動機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在0r/min。03仿真結(jié)果及分析圖7.43所示為感應(yīng)電動機(jī)磁場定向控制定子電流曲線。在t=1.5s之前，由于轉(zhuǎn)速變換，整個過程電動機(jī)的定子電流不斷變化；在t=1.5s之后，電動機(jī)的電流穩(wěn)定為正弦變化曲線。03仿真結(jié)果及分析圖7.44所示為感