電力電子課程設計2013課件

功率電子學課程設計

1轉速反饋控制直流調速系統(tǒng)的仿真MATLAB下的SIMULINK軟件進行系統(tǒng)仿真是十分簡單和直觀的，用戶可以用圖形化的方法直接建立起仿真系統(tǒng)的模型，并通過SIMULINK環(huán)境中的菜單直接啟動系統(tǒng)的仿真過程，同時將結果在示波器上顯示出來，1.1轉速負反饋閉環(huán)調速系統(tǒng)

仿真框圖及參數直流電動機：額定電壓，額定電流,額定轉速，電動機電勢系數晶閘管整流裝置輸出電流可逆，裝置的放大系數，滯后時間常數，電樞回路總電阻，電樞回路電磁時間常數，電力拖動系統(tǒng)機電時間常數，轉速反饋系數， 對應額定轉速時的給定電壓。1.2仿真模型的建立圖2-46SIMULINK模塊瀏覽器窗口進入MATLAB，單擊MATLAB命令窗口工具欄中的SIMULINK圖標，或直接鍵入SIMULINK命令，打開SIMULINK模塊瀏覽器窗口，(1)打開模型編輯窗口：通過單擊SIMULINK工具欄中新模型的圖標或選擇→Model菜單項實現。(2)復制相關模塊：雙擊所需子模塊庫圖標，則可打開它，以鼠標左鍵選中所需的子模塊，拖入模型編輯窗口。在本例中拖入模型編輯窗口的為：Source組中的Step模塊；MathOperations組中的Sum模塊和Gain模塊；Continuous組中的TransferFcn模塊和Integrator模塊；Sinks組中的Scope模塊；圖2-47模型編輯窗口圖2-48 加法器模塊對話框描述加法器三路輸入的符號，|表示該路沒有信號，用|+-取代原來的符號。得到減法器。圖2-49 傳遞函數模塊對話框例如，0.002s+1是用向量[0.0021]來表示的。分子多項式系數

分母多項式系數

圖2-50 階躍輸入模塊對話框階躍時刻，可改到0。階躍值，可改到10。圖2-52 Integrator模塊對話框積分飽和值,可改為10。積分飽和值,可改為-10。(4)模塊連接以鼠標左鍵點擊起點模塊輸出端，拖動鼠標至終點模塊輸入端處，則在兩模塊間產生“→”線。單擊某模塊，選取Format→RotateBlock菜單項可使模塊旋轉90°；選取Format→FlipBlock菜單項可使模塊翻轉。把鼠標移到期望的分支線的起點處，按下鼠標的右鍵，看到光標變?yōu)槭趾?，拖動鼠標直至分支線的終點處，釋放鼠標按鈕，就完成了分支線的繪制。圖2-53 比例積分控制的無靜差直流調速系統(tǒng)的仿真模型仿真啟動按鈕圖2-54SIMULINK仿真控制參數對話框仿真的起始時間結束時間修改為0.6秒圖2-55 修改控制參數后的仿真結果啟動Scope工具條中的“自動刻度”按鈕。把當前窗中信號的最大最小值為縱坐標的上下限，得到清晰的圖形。自動刻度1.4調節(jié)器參數的調整圖2-56無超調的仿真結果系統(tǒng)轉速的響應是無超調、但調節(jié)時間很長；2轉速、電流反饋控制

直流調速系統(tǒng)的仿真采用了轉速、電流反饋控制直流調速系統(tǒng)，設計者要選擇ASR和ACR兩個調節(jié)器的PI參數，有效的方法是使用調節(jié)器的工程設計方法。工程設計是在一定的近似條件下得到的，再用MATLAB仿真軟件進行仿真，可以根據仿真結果對設計參數進行必要的修正和調整。2.1．電流環(huán)的仿真圖3-27 電流環(huán)的仿真模型考慮到反電動勢變化的動態(tài)影響圖3-28Saturation模塊對話框飽和非線性模塊(Saturation)，來自于Discontinuities組飽和上界

,改為10。飽和下界

,改為-10。圖3-30 無超調的仿真結果PI調節(jié)器的傳遞函數為圖3-31 超調量較大的仿真結果PI調節(jié)器的傳遞函數為2.2轉速環(huán)的系統(tǒng)仿真圖3-32 轉速環(huán)的仿真模型圖3-34 轉速環(huán)空載高速起動波形圖ASR調節(jié)器傳遞函數為雙擊階躍輸入模塊把階躍值設置為10圖3-35 轉速環(huán)滿載高速起動波形圖把負載電流設置為136，滿載起動，圖3-36 轉速環(huán)的抗擾波形圖利用轉速環(huán)仿真模型同樣可以對轉速環(huán)抗擾過程進行仿真，它是在負載電流IdL(s)的輸入端加上負載電流，圖3-36是在空載運行過程中受到了額定電流擾動時的轉速與電流響應曲線。在工程設計時，首先根據典型I型系統(tǒng)或典型Ⅱ型系統(tǒng)的方法計算調節(jié)器參數，然后利用MATLAB下的SIMULINK軟件進行仿真，靈活修正調節(jié)器參數，直至得到滿意的結果。SIMULINK軟件的仿真方法為系統(tǒng)設計提供了仿真平臺，可以選擇合適的PI參數，滿足系統(tǒng)的跟隨性能指標。在《自動控制理論》課程中討論了多種PI調節(jié)器的設計方法，MATLAB也為它們的實現提供了模塊。關于直流電動機調速系統(tǒng)的PI設計，將在第3章中作詳細的論述。教學安排

1，2班●第15周。學習MATLAB電力電子系統(tǒng)工具箱,學習教材第一章MATLAB基礎，第二章電力電子器件實驗.●第15周。第三章電力電子可