基于simulink的发电机励磁系统整流单元的建模与仿真
基于Matlab Simulink的同步发电机励磁系统模型的研究
科技与创新┃Science and Technology &Innovation·148·2020年第17期文章编号：2095－6835（2020）17－0148－02基于Matlab Simulink 的同步发电机励磁系统模型的研究岳文超（连云港供电公司，江苏连云港222000）摘要：介绍了电力系统动态建模方法，对同步发电机励磁系统的构建进行了深入研究。
着眼电网的实际需求，探究使用Maltlab Simulink 模拟程序搭建电源励磁系统的数学模型，模拟获得符合实际情况的调节器设置参数，调整各参数，从而得出符合实际的励磁系统的数学模型和参数，验证了Maltlab 对电力系统进行研究的有效性和可行性。
关键词：Matlab Simulink ；励磁系统；仿真计算；数学模型中图分类号：TM31文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.17.064随着电网的范围增大，网载负荷能力增强，电网安全也面临着挑战。
发电机的励磁控制系统可以稳定频率和电压的波动，改善动态品质，提高抗干扰能力，对防止电网事故扩大起着重要作用。
建立励磁系统模型进行研究，可以精确评估电网暂态稳定性，方便对电网进行事故预想。
以往的模型动态指标采用经验值或默认值，往往与实际不符，且软件复杂，不能满足一般工作人员的需求。
且Matlab 具有更好的兼容性和友好的人机互动，应用前景巨大。
所以，利用Matlab 对励磁系统模型进行分析，一方面，可以节省分析者的时间成本；另一方面，可以提升模拟分析的的精度和指导价值。
1励磁系统工作模型原理解析励磁系统由以下两部分构成：向发电机绕组提供可控直流电流，用于建立稳定的直流磁场，称之为励磁输出模块；在正常运行或发生事故时调节及励磁电流以满足相关需求，包括励磁调节、强励磁、强减磁和自灭磁等，称为励磁控制模块。
励磁调节器与发电机的电压、电流等状态量构建联系，以预先设置的调节参数对励磁功率模块发出控制信号，控制励磁功率模块的输出，从而控制整个发电系统。
MATLABSIMULINK永磁同步电机矢量控制系统仿真
MATLABSIMULINK永磁同步电机矢量控制系统仿真一、本文概述随着电机控制技术的快速发展，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）在工业、交通和能源等领域的应用越来越广泛。
矢量控制作为PMSM的一种高效控制策略，能够实现对电机转矩和磁链的精确控制，从而提高电机的动态性能和稳态性能。
然而，在实际应用中，矢量控制系统的设计和调试过程往往复杂且耗时。
因此，利用MATLAB/Simulink进行永磁同步电机矢量控制系统的仿真研究，对于深入理解矢量控制原理、优化控制策略以及提高系统性能具有重要意义。
本文旨在通过MATLAB/Simulink平台，建立永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型，并对其进行仿真分析。
本文将对永磁同步电机的基本结构和数学模型进行介绍，为后续仿真模型的建立提供理论基础。
本文将详细阐述矢量控制策略的基本原理和实现方法，包括坐标变换、空间矢量脉宽调制（SVPWM）等关键技术。
在此基础上，本文将利用MATLAB/Simulink中的电机控制库和自定义模块，搭建永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型，并对其进行仿真实验。
本文将根据仿真结果，对矢量控制系统的性能进行分析和评价，并提出优化建议。
通过本文的研究，读者可以全面了解永磁同步电机矢量控制系统的基本原理和仿真实现方法，为后续的实际应用提供有益的参考和指导。
本文的研究结果也为永磁同步电机控制技术的发展和应用提供了有益的探索和启示。
二、永磁同步电机数学模型永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种高性能的电机，广泛应用于各种工业领域。
为了有效地对其进行控制，我们需要建立其精确的数学模型。
PMSM的数学模型主要包括电气方程、机械方程和磁链方程。
PMSM的电气方程描述了电机的电压、电流和磁链之间的关系。
在dq旋转坐标系下，电气方程可以表示为：V_d &= R_i I_d + \frac{d\Phi_d}{dt} - \omega_e \Phi_q \ V_q &= R_i I_q + \frac{d\Phi_q}{dt} + \omega_e \Phi_d其中，(V_d) 和 (V_q) 分别是d轴和q轴的电压；(I_d) 和 (I_q) 分别是d轴和q轴的电流；(\Phi_d) 和 (\Phi_q) 分别是d轴和q轴的磁链；(R_i) 是定子电阻；(\omega_e) 是电角速度。
基于Matlab_Simulink的三相桥式全控整流电路的建模与仿真
基于Matlab/Simulink的三相桥式全控整流电路的建模与仿真摘要本文在对三相桥式全控整流电路理论分析的基础上，建立了基于Simulink的三相桥式全控整流电路的仿真模型，并对其带电阻负载时的工作情况进行了仿真分析与研究。
通过仿真分析也验证了本文所建模型的正确性。
关键词Simulink建模仿真三相桥式全控整流对于三相对称电源系统而言，单相可控整流电路为不对称负载，可影响电源三相负载的平衡性和系统的对称性。
故在负载容量较大的场合，通常采用三相或多相整流电路。
三相或多相电源可控整流电路是三相电源系统的对称负载，输出整流电压的脉动小、控制响应快，因此被广泛应用于众多工业场合。
本文在Simulink仿真环境下，运用PowerSystemBlockset的各种元件模型建立三相桥式全控整流电路的仿真模型，并对其进行仿真研究。
一、三相桥式全控整流电路的工作原理三相桥式全控整流原理电路结构如图1所示。
三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路，完整的三相桥式整流电路由整流变压器、6个桥式连接的晶闸管、负载、触发器和同步环节组成（见图1-1）。
6个晶闸管以次相隔60度触发，将电源交流电整流为直流电。
三相桥式整流电路必须采用双脉冲触发或宽脉冲触发方式，以保证在每一瞬时都有两个晶闸管同时导通（上桥臂和下桥臂各一个）。
整流变压器采用三角形/星形联结是为了减少3的整倍次谐波电流对电源的影响。
元件的有序控制，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别为VT、VT。
它们可构成电源系统对负载供电的6条整流回路，各整流回路的交流电源电压为两元件所在的相间的线电压。
图1-1 三相桥式全控整流原理电路二、基于Simulink三相桥式全控整流电路的建模三相桥式全控整流电路在Simulink环境下，运用PowerSystemBlockset的各种元件模型建立了三相桥式全控整流电路的仿真模型，仿真结构如图2-1所示：图2-1 三相桥式全控整流电路的仿真模型在模型的整流变压器和整流桥之间接入一个三相电压-电流测量单元V-I是为了观测方便。
基于SIMULINK的永磁同步电机控制系统的仿真设计
基于SIMULINK的永磁同步电机控制系统的仿真设计中文摘要在MATLAB/SIMULINK中建立独立的功能模块主要有：PMSM本体模块、矢量控制模块、电流滞环控制模块、速度控制模块等。
同时进行功能模块的有机整合，搭建PMSM控制系统的仿真模型采用双臂环控制，速度环采用PI控制，电流环采用滞环电流控制。
仿真结果证明了该方法的有效性，同时该模型也适用于验证其他控制算法的合理性，为实际电机控制系统的设计和调试提供的新的思路。
为了实现高性能的电流环控制，对比了常规电流滞环控制和三角波载波比较方式的电流滞环控制。
在MATLAB中搭建了两种电流滞环控制方式的仿真模型，通过仿真得出采用常规电流滞环控制对系统的整体性能影响比较大，而采用三角载波比较方式的电流滞环控制容易获得良好的控制效果。
采用三角载波比较方式的电流滞环控制的仿真结果进一步验证了本文分析的正确性，并且为系统的整体设计提供了理论基础。
关键词：永磁同步电动机；SIMULINK；电气系统模型库Simulation of control system for the Permanent MagentSynchronousAbstractThe paper as the example of the control system of permanent synchronous motor, mainly introduces how to get the simulation of AC driven system under the environment of SIMULINK by using the toolbox of power system, then discusses the effect of adjuster PI on the revolution during suddenly changed load.In MATLAB/SIMULINK it establishes the independent function modules; PMSM body module, vector control module, the current hysteresis control, speed control module, function module and so on. At the same time, it integrates the function module and establishes the simulation module of PMSM control system. this system adopts double closed-loop control system, the PI control the speed loop, the sluggish loop electric current controls electric current loop the simulation result proves the effective method of the indeperdent function modules. This model also applies to test and verify the reasonableness of thought for both design of practical electrical engineering control system and debugging.For the sake of high-performance current-loop in position servo system, we studied general hysteresis-band current-control and triangular carrier wave hysteresis-band current-control. Simulation models of the two mode were build in MATLAB, by the simulation analysis, we can know that general hysteresis-band current-control will seriously influence on performance of system, and triangular carrier wave hysteresis-band current-control can be used for good control performance. When triangular carrier wave hysteresis-band current-control was used, analytical results are good agreement with the feasible simulation results, and the results can provide theoretical basis for the design of servo system.Key words: permanent magnet synchronous motor; SIMULINK; toolbox of power system.目录第一章前言 (1)1.1课题研究背景 (1)1.1.1永磁同步电机发展状况 (1)1.1.2永磁同步电机控制系统的发展 (1)1.1.3计算机仿真技术的发展 (3)1.2MATLAB简介 (3)1.2.1 MATLAB软件的简介 (3)1.2.1 MATLAB仿真工具箱简介 (8)1.3本文主要任务 (9)第二章永磁同步电机的结构及其数学模型 (9)2.1永磁同步电机的概述 (9)2.1.1 同步电机的基本工作原理 (9)2.1.2 永磁同步电机的基本结构及其分类 (9)2.1.3 永磁同步电机的特点与应用 (11)2.2永磁同步电机的数学模型 (13)2.2.1 电压平衡方程 (14)2.2.2 磁链方程及感应电动势方程 (15)2.3永磁同步电机在各个坐标系下的数学模型 (17)2.3.1 磁同步电机A-B-C坐标下数学模型 (17)α-坐标系下数学模型 (18)2.3.2 磁同步电机β2.3.3 永磁同步电机d-q坐标系下数学模型 (18)第三章永磁同步电机控制系统工作原理 (19)3.1PWM（PULSE-WIDTH MODULATION）技术 (19)3.2PMSM控制系统的组成 (22)3.3PMSM控制系统的运行原理 (23)第四章永磁同步电机控制系统仿真设计 (24)4.1D-Q坐标系与ABC三相坐标系转换 (24)4.2PI调节器 (27)4.3利用SIMULINK构建PMSM控制系统仿真模型 (30)4.4仿真结果 (31)全文总结 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 (38)第一章前言1.1课题研究背景1.1.1 永磁同步电机发展状况永磁同步电机出现于20世纪50年代。
基于Matlab_Simulink的整流滤波电路的建模与仿真
4 结束语
上面我们对三种整流滤波电路建立了相应的 Simulink 模型并进行了仿真 ,结果与理论分析完全 一致 。从中可以归纳出以下几点 :
(1) 带有二极管的整流滤波电路的建模 ,二极 管的模型是关键 。Simulink 模块库中没有提供现成 的模块 ,所以要首先合成出合适的模块 。
来看 ,协议引进的各种自适应设计 ,在误码率很低以 及较小 R T T 延时情况下 ,会稍微降低协议的效率 , 而在信道干扰严重以及 R T T 延时较长的情况下 ,能 大大改善协议的效率和可靠性 。其综合性能优于被 广泛应用的 ZMODEM 协议 ,既可以适用于全双工 卫星通信 ,也能够适用于短波与卫星合成的全双工 通信 。本协议在协议的延时和重发策略上作相应的 扩展以及自适应设计 ,还可以将其推广应用到基于
电子科技
基于 Matlab/ Simulink 的整流 滤波电路的建模与仿真
山东大学威海分校电子系 (威海 264209) 郑亚民 蒋保臣
摘 要 文章建立了几种整流滤波电路的 Simulink 模型 ,给出了仿真的分析结果 。 关键词 Matlab 电路 电容 电感 整流 滤波 Simulink
图 6 单相半波整流电感电容滤波电路
V 1 = V s - I1 Rs
∫ I1
=
(1) L
(V1 -
V o) d t
∫ V o
=
(1) C
( I1 -
Io) d tபைடு நூலகம்
Io = V o/ R
( 2) 当 V s < V 1 时二极管 D 反向截止 , 根据 KVL 可以得到 :
图 7 单相半波电容整流滤波电路 Simulink 模型
基于SIMULINK的整流电路的设计与仿真研究
基于SIMULINK的整流电路的设计与仿真研究摘要：MA TLAB是一种科学计算软件，它是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。
SIMULINK是基于框图的仿真平台，它挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。
本文主要以MA TLAB/SIMULINK仿真软件为基础，完成了对整流电路的建模与仿真，并且给出了仿真结果波形，同时根据仿真结果进行了分析和计算。
证实了该方法的简便直观、高效快捷和真实准确性。
关键字：MA TLAB/SIMULINK；建模；仿真；整流电路一、前言在电力电子电路如变流装置的设计过程中，需要对设计出来的初步方案及有关元件参数选择是否合理，效果如何进行验证。
采用MA TLAB/SIMULINK可视化图形化仿真环境来对电力电子电路进行建模仿真则可使之变得直观，简单易行，效率高且真实准确。
本课题主要研究的是利用MATLAB/SIMULINK建立电力电子电路仿真模型并进行仿真。
对单相整流电路和三相整流电路主要研究其半波可控和桥式全控整流电路，分别建立其Simulink仿真模型，进行系统仿真，对其仿真波形进行对比分析，并与理论结果进行对比。
利用Simulink中的模块库建立单相/三相整流电力变换电路，进行仿真后，对仿真波形进行比较分析，证实了该方法的简便直观、高效快捷和真实准确性。
由于计算机中修改参数方便，可以通过改变方针参数就可观察各种现象，加深了对其电路原理的理解。
同时，通过对本课题的研究最终能够熟悉并掌握Matlab /Simulink的应用环境，熟练应用Simulink模块库中模块建立电力电子电路的系统仿真模型，设定系统仿真参数，进行系统仿真。
二、实验研究与分析（一）单相可控整流电路的仿真1、单相半波可控整流电路单相桥式半控整流电路原理图如右图所示，电路由交流电源u1、整流变压器T、晶闸管VT、负载电阻R以及触发电路组成。
在变压器二次侧电压u2的正半周触发晶闸管VT，则在负载上可以得到方向不变的直流电，改变晶闸管的控制角可以调节输出直流电压和电流的大小。
基于MATLAB-SIMULINK开关磁阻电机非线性建模方法研究与实践
基于MATLAB-SIMULINK开关磁阻电机非线性建模方法研究与实践基于MATLAB/SIMULINK开关磁阻电机非线性建模方法研究与实践摘要：随着电力系统的发展和节能环保的需求，开关磁阻电机作为一种新型电机逐渐引起了人们的关注。
为了更好地了解开关磁阻电机的特性和性能，本文提出了一种基于MATLAB/SIMULINK的非线性建模方法，并进行了实践验证。
通过该方法，我们可以更好地预测开关磁阻电机在不同工况下的运行情况，为其在实际应用中的优化设计和控制提供参考依据。
关键词：开关磁阻电机；非线性建模；MATLAB/SIMULINK引言开关磁阻电机是一种新型的电机，具有启动、调速范围广、电磁容量大和高效节能等诸多优点。
因此，它在电力系统中的应用前景十分广阔。
为了更好地研究和应用开关磁阻电机，我们需要了解其特性和性能，以便优化其设计和控制。
而非线性建模方法提供了一种有效的手段来描述开关磁阻电机的非线性动态特性。
研究背景开关磁阻电机的非线性动态特性使得传统的线性建模方法难以准确描述其行为。
因此，我们需要一种非线性建模方法来更好地揭示其特性。
目前，基于MATLAB/SIMULINK的非线性建模方法已经被广泛应用于各种电机的研究中，并取得了很好的效果。
建模方法1.建立电机的结构模型：根据开关磁阻电机的结构和工作原理，我们可以构建其结构模型。
通过分析各个部件之间的关系和相互作用，确定各个参数和变量的表达式。
2.建立电机的动态模型：根据电机的结构模型，我们可以建立其动态模型。
考虑到开关磁阻电机的非线性特性，我们可以采用多项式等函数逼近的方法来描述其非线性行为。
3.验证模型的准确性：通过实验数据对建立的模型进行验证。
将实际测得的数据与模型仿真的数据进行对比，评估模型的准确性和可行性。
实验与结果我们选取一台实际的开关磁阻电机进行了实验，通过传感器采集了电机转速、电流和电压等数据，并将其输入MATLAB/SIMULINK中进行仿真实验。
基于MatlabSimulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真研究
研究
01 引言
03 建模与仿真 05 结论与展望
目录
02 相关技术综述 04 结果与分析
引言
随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，可再生能源的开发和利用逐渐成 为研究热点。风能作为一种清洁、可再生的能源，在全球范围内得到了广泛应用。 永磁直驱风力发电机组是一种新型的风力发电系统，具有高效、可靠、节能等优 点，在风能利用领域具有广阔的应用前景。MatlabSimulink作为一种强大的数值 计算和仿真工具，为永磁直驱风力发电机组的建模和仿真研究提供了有效的手段。
结论与展望
本次演示基于MatlabSimulink对永磁直驱风力发电机组进行了建模和仿真研 究，探讨了风速、控制策略和冷却系统等因素对发电机组性能的影响。通过仿真 实验，发现了一些有实用价值的结果，为实际应用提供了参考。然而，本研究也 存在一定的局限性，未来可以对风速模型、控制策略和整个风力发电系统进行更 深入的研究和优化。
通过仿真研究，可以分析不同设置条件对模型和仿真的影响。例如，改变风 速大小和变化规律，分析发电机组的输出功率和效率变化；调整控制策略，研究 其对电机控制性能的影响；改变冷却系统参数，分析其对电机温度场分布的影响 等。通过对比实验和仿真结果，可以总结出建模与仿真的方法与技巧，为实际应 用提供参考。
结果与分析
建模与仿真
在MatlabSimulink中建立永磁直驱风力发电机组的模型，需要对各个组成部 分进行详细建模。首先，建立风速模型，根据风速的变化，通过控制电力电子变 换器来调节发电机转速，实现风能的最大捕获。其次，建立永磁发电机模型，根 据磁场分布和电机的结构参数，计算电机的电磁性能。此外，还需要建立电力电 子变换器和控制系统模型，实现电能的转用价值的结果。首先，风速对永磁直驱 风力发电机组的输出功率和效率具有显著影响。在平均风速较高的情况下，发电 机组的输出功率和效率较高；而在风速波动较大的情况下，发电机组的输出功率 和效率会受到一定影响。其次，控制策略对发电机组的性能具有重要影响。
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基于simulink的发电机励磁系统整流单元的建模与仿真
1、前言
发电机的励磁系统是保证稳定的发电能力的关键组成部分。
整流单元是励磁系统的核心部件，它将交流电转换成稳定的直流电，为发电机励磁提供所需电能。
在此基础上，本文基于Simulink软件对发电机励磁系统的整流单元进行建模和仿真，
以验证其工作可行性。
2、建模
整流单元主要由桥式整流器和滤波器组成，其中桥式整流器将交流电转换成直流电，滤波器通过对直流电的滤波作用，使电源电压更加稳定。
在建模过程中，我们采用了经典的三相桥式整流器拓扑结构，如图1所示。
图1 三相桥式整流器电路图
图1中，V1、V2和V3分别表示三相交流输入电压，D1、D2、D3、D4、D5和D6为六个二极管，用于将交流电转换成直流电。
VO为直流输出电压，L1、L2为平滑器电感，C1、C2为
平滑器电容，用于滤波。
3、仿真
在Simulink软件中建立基于上述电路结构的仿真模型，所示。
在仿真模型中，我们通过三相正弦波电压源模块来模拟输入的三相交流电压信号。
在整流器模块中，我们采用了开关模型来模拟三相桥式整流器和二极管，模拟电阻和电感则分别用电感模块和电容模块进行建模。
在滤波器模块中，我们采用了L-C
滤波器的模型。
仿真结果如图3所示，其中红色曲线为输入电压，绿色曲线为输出电压。
由图可知，输入的交流电压被成功转换为直流电，并通过滤波器后得到了更加稳定的直流电输出。
4、结论
本文通过Simulink软件对发电机励磁系统整流单元进行了建
模和仿真。
仿真结果表明，利用三相桥式整流器及L-C滤波
器构成的整流单元可以成功将三相交流电转换为直流电，并滤波得到更加稳定的直流电输出，为发电机励磁系统提供所需电能。
这对于保证发电机稳定输出电能具有重要作用，有利于电力系统的运行和调节。