免费毕业论文--同步电机模型的MATLAB仿真(一)(5)

具体设计
 电源
 电源设计主要输入由一个电源频率和一个电压幅值组成，如图所示：
 
                  图4-2  电源模块框图
 
 设计中用了两个同斜率不同起始时间的斜坡函数，来模拟电机通上电源后的初始电源频率和幅值，以频率为例，首先将第一个斜坡函数斜率定义为（60－3）*2起始时间定义为0s，第二个斜坡函数斜率定义为－(60-3)*2，起始时间为0.5s然后再加上一个常数3，构成的输出函数为一个从3开始到60的一个斜坡，而后稳定的波形，如图（4-3），而后给予一个2π的增益，即为电机角速率，加上一个积分环节后接入多路信号复合器
    电压值设计同上，将输出波形加上的增益送入多路信号复合器，然后通过一个matlab fuction 模块实现以下算式，从而输出三相电压：
                              (4-1)
x(1)为电源频率，x(2)为电压幅值

 abc/dq转换器
 从模拟电源得到的只是三相电压，为了模型计算，需将其转化成d/q坐标下的值，转化器设计如图4-3:

                           图4-3  坐标转换模块
 其原理是将三相电流表示为矩阵格式，而后用matlab fuction模块实现矩阵乘法，乘上派克矩阵式（3-4），结果即为d/q坐标下的dq两相电压。0相可忽略不计。 （转载自中国科教评价网http://www.nseac.com）
电机
 电机模块实际是一个矢量运算模块，其原理见式（3-15）
                                                                                                                
                      图4-4  电机控制框图
 运用了四个fuction模块分别实现了式(3-5)的功能，最后输出定子、转子的各相电流
 设计完成后封装为如图（4-1）中的subsystem模块。
电磁转矩
 转矩的运算实现见式（3-9）将电机的输出定子、转子dq两相的电流通过相乘、相加这两个数学模块及一个增益模块得到输出的电磁转矩
 设计模块如图（4-5）右上部分
 
                 图4-5   转矩输出及反馈控制框图
控制反馈环节
 因为微分环节对系统而言动荡较大，调试费事，因此本设计的控制器是一个传统的PI控制器，经过实践检验，该控制器能很好的控制系统的稳定性。如图(4-5)下方所示.调试中可以以改变Bm的值来调整输出。机械转速的输出见式(3-10)。

系统仿真运行
输出结果稳定情况
仿真前各常量的取值如下：
 rs=0.531Ω         r’r=0.408 Ω         J=0.1kg/m2 （科教作文网http://zw.ΝsΕac.cOM编辑）
 Lls=Llr’=2.52mH    Lm=84.7mH          Ls=8.722mH       Bm=0
 

    输入的abc三相电流经转换后得出的dq相电压时间相应如下：

图5-1  q相电压时间相应

图5-2  d相电压时间响应

 电压流进电机内部，经过内部一系列作用后，输出定子、转子的dq相电流响应如图(5-3)-(5-8)所示。由以下响应图可知：由于一开始电压不是瞬间攀