基于Simulink自动机实验装置电气系统建模仿真
计算机仿真实验-基于Simulink的简单电力系统仿真
实验七 基于Simulink 的简单电力系统仿真实验一． 实验目的1) 熟悉Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库； 2) 掌握Simulink 的的powergui 模块的应用；3) 掌握发电机的工作原理及稳态电力系统的计算方法； 4）掌握开关电源的工作原理及其工作特点； 5）掌握PID 控制对系统输出特性的影响。
二．实验内容与要求单机无穷大电力系统如图7-1所示。
平衡节点电压044030 V V =∠︒ 。
负荷功率10L P kW =。
线路参数：电阻1l R =Ω；电感0.01l L H =。
发电机额定参数：额定功率100n P kW =；额定电压440 3 n V V =；额定励磁电流70 fn i A =；额定频率50n f Hz =。
发电机定子侧参数：0.26s R =Ω，1 1.14 L mH =，13.7 md L mH =，11 mq L mH =。
发电机转子侧参数：0.13f R =Ω，1 2.1 fd L mH =。
发电机阻尼绕组参数：0.0224kd R =Ω，1 1.4 kd L mH =，10.02kq R =Ω，11 1 kq L mH =。
发电机转动惯量和极对数分别为224.9 J kgm =和2p =。
发电机输出功率050 e P kW =时，系统运行达到稳态状态。
在发电机输出电磁功率分别为170 e P kW =和2100 e P kW =时，分析发电机、平衡节点电源和负载的电流、电磁功率变化曲线，以及发电机转速和功率角的变化曲线。
G 发电机节点V负荷lR l LLP图 7.1 单机无穷大系统结构图输电线路三．实验步骤1. 建立系统仿真模型同步电机模块有2个输入端子、1个输出端子和3个电气连接端子。
模块的第1个输入端子（Pm）为电机的机械功率。
当机械功率为正时，表示同步电机运行方式为发电机模式；当机械功率为负时，表示同步电机运行方式为电动机模式。
MATLAB Simulink系统建模与仿真 实验报告
MATLAB/Simulink 电力系统建模与仿真实验报告姓名：******专业：电气工程及其自动化班级：*******************学号：*******************实验一无穷大功率电源供电系统三相短路仿真1.1 无穷大功率电源供电系统仿真模型构建运行MATLAB软件，点击Simulink模型构建，根据电路原理图，添加下列模块：（1）无穷大功率电源模块（Three-phase source）（2）三相并联RLC负荷模块（Three-Phase Parallel RLC Load）（3）三相串联RLC支路模块（Three-Phase Series RLC Branch）（4）三相双绕组变压器模块（Three-Phase Transformer (Two Windings)）（5）三相电压电流测量模块（Three-Phase V-I Measurement）（6）三相故障设置模块（Three-Phase Fault）（7）示波器模块（Scope）（8）电力系统图形用户界面（Powergui）按电路原理图连接线路得到仿真图如下：1.2 无穷大功率电源供电系统仿真参数设置1.2.1 电源模块设置三相电压110kV，相角0°，频率50Hz，接线方式为中性点接地的Y形接法，电源电阻0.00529Ω，电源电感0.000140H，参数设置如下图：1.2.2 变压器模块变压器模块参数采用标幺值设置，功率20MVA，频率50Hz，一次测采用Y型连接，一次测电压110kV，二次侧采用Y型连接，二次侧电压11kV，经过标幺值折算后的绕组电阻为0.0033，绕组漏感为0.052，励磁电阻为909.09，励磁电感为106.3，参数设置如下图：1.2.3 输电线路模块根据给定参数计算输电线路参数为：电阻8.5Ω，电感0.064L，参数设置如下图：1.2.4 三相电压电流测量模块此模块将在变压器低压侧测量得到的电压、电流信号转变成Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用，勾选“使用标签（Use a label）”以便于示波器观察波形，设置电压标签“Vabc”，电流标签“Iabc”，参数设置如下图：1.2.5 故障设置模块勾选故障相A、B、C，设置短路电阻0.00001Ω，设置0.02s—0.2s发生短路故障，参数设置如下图：1.2.6 示波器模块为了得到仿真结果准确数值，可将示波器模块的“Data History”栏设置为下图所示：1.3 无穷大功率电源供电系统仿真结果及分析得到以上的电力系统参数后，可以首先计算出在变压器低压母线发生三相短路故障时短路电流周期分量幅值和冲击电流的大小，短路电流周期分量的幅值为Im=10.63kA，时间常数Ta=0.0211s，则短路冲击电流为Iim=17.3kA。
Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建及系统故障仿真测试分析电气工程及其自动化毕业论文
摘要电力工业迅速发展，电力系统规模日益庞大和复杂，出现的各种故障，会给发电厂以及用户和电厂内的多种动力设备的安全带来威胁，并有可能导致电力系统事故的扩大，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，迫切要求运用电力仿真来解决这些问题，依据电网用电供电系统电路模型要求，因此，论文利用MATLAB的动态仿真软件Simulink搭建了单机—无穷大电力系统的仿真模型，能够满足电网可能遇到的多种故障方面运行的需要。
论文以MATLAB R2009b电力系统工具箱为平台，通过SimPowerSyetem 搭建了电力系统运行中常见的单机—无穷大系统模型，设计得到了在该系统发生各种短路接地故障并故障切除的仿真结果。
本文做的主要工作有：（1）Simulink下单机—无穷大仿真系统的搭建（2）系统故障仿真测试分析通过实例说明，若将该方法应用到电力系统短路故障的诊断中，快速实现故障的自动诊断、检测，对于提高电力系统的稳定性具有十分重要的意义。
关键词电力系统；暂态稳定；MATLAB；单机—无穷大；AbstractWith the rapid development of power industry, the scale of power system is increasingly large and complex, all kinds of fault, to power plants and power plants and users in a variety of power equipment safety threat, and is likely to lead to the expansion of power system accident, from the technical and safety considering direct electricity experiment was carried out on the possibility is very small, urge electric power simulation are used to solve these problems, according to the power supply system of power grid power circuit model, as a result, paper use MATLAB dynamic simulation software Simulink has set up a simulation model for the single - infinite power system, can satisfy the needs of the running of a fault may encounter a variety of ways.Paper R2009b with MATLAB toolbox power system as a platform, through SimPowerSyetem set up power system in the operation of the common single - infinity system model, design the various kinds of short-circuit ground fault occurs in the system and simulation results of fault removed.The main work is :(1) Building this simulation system of single - infinite under Simulink(2) Fault simulation test analysis of systemThrough examples, if this method to the power system fault diagnosis, fast fault detection and diagnosis, automatic for improving the stability of power system has important significance.keywords：Single—infinite；SimPowerSyetem；Short circuit faults；Wavelettransform目录绪论 (1)第一章电力系统稳定性概述 (1)1.1 电力系统的静态稳定性 (1)1.2 电力系统的暂态稳定性 (1)第二章基于MATLAB的电力系统仿真 (3)2.1 电力系统稳定运行的控制 (3)2.2 MATLAB及SimPowerSystem简介 (3)2.3 配电网的故障现状及分析 (4)2.4 暂态稳定仿真流程 (5)第三章单机—无穷大暂态稳定仿真分析 (5)3.1 电力系统暂态稳定性分析 (6)3.1.1 引起电力系统大扰动的原因 (6)3.1.2 定性分析 (6)3.1.3 提高电力系统稳定性的措施 (8)3.2 单机—无穷大系统原理 (9)第四章Simulink下SimPowerSystem模型应用 (12)4.1 仿真模型的搭建 (12)4.2 运行效果仿真图 (13)4.2．1 改变故障模块中的短路类型 (13)4.2．2 改变系统中的元件参数(改变线路的电阻) (17)4.3 加入电容补偿器后的的仿真图 (18)4.4 小结 (22)第五章结论和展望 (22)参考文献 (24)致谢 (25)绪论随着电力系统规模不断扩大，系统发生故障的影响也越来越大，尤其大区域联网背景下的电力系统故障将会给经济、社会造成重大经济损失，因此保证电力系统安全稳定运行是电力生产的首要任务。
机电系统动态仿真-基于MATLABSimulink课程设计
机电系统动态仿真-基于MATLAB Simulink课程设计简介机电系统是由电气、机械及控制部分组成的复杂系统。
动态仿真是一种研究系统行为的方法，可以帮助我们更好地理解系统的运行原理。
本课程设计旨在介绍机电系统动态仿真的基本原理和方法，并使用MATLAB Simulink软件进行实践操作。
课程内容本课程设计包括以下几个部分：1. 机电系统简介介绍机电系统的组成部分、基本特性及其应用场景，旨在让学生对机电系统有一个全面的认识和了解。
2. MATLAB Simulink简介介绍MATLAB Simulink的基本使用方法，包括模块的添加、参数的设置和仿真结果的显示等。
3. 机电系统建模使用MATLAB Simulink软件对机电系统进行建模，包括机械部分、电气部分及控制部分等。
4. 系统仿真利用所建立的机电系统模型进行系统仿真，包括控制器输出、系统响应等结果分析。
5. 结果分析对仿真结果进行对比分析，分析不同参数条件下系统的运行情况，找出系统的优化方案。
实践操作为了让学生更好地掌握机电系统动态仿真的基本原理和方法，本课程设计还包括以下的实践操作：1. 模型建立使用MATLAB Simulink工具箱，建立一个简单的机电系统模型。
2. 参数设置调整模型内参数，观察系统响应情况。
3. 仿真并分析结果执行仿真操作，对仿真结果进行分析，并尝试不同参数条件下系统的运行情况。
4. 优化方案结合分析结果，提出相应的优化方案，并重新设置参数进行仿真。
5. 实验报告整理实验数据、结果和分析，撰写实验报告。
实验环境本课程设计使用的软件工具为MATLAB Simulink，需要学生提前安装并掌握基本使用方法。
课程收获通过本课程的学习和实践操作，学生能够初步掌握机电系统动态仿真的基本原理和方法，了解MATLAB Simulink的基本使用方法，从而更好地理解机电系统的运行原理和优化方案。
同时，学生能够提高实际操作能力，加强分析和解决问题的能力。
基于SIMULINK的电力电子系统仿真(付俊 章朝剑)
题目基于SIMULINK的电力电子系统仿真研究学院理学院专业信息与计算科学班级学号学生姓名付俊（）章朝剑（）指导教师刘唐伟完成日期2022年3月23日基于SIMULINK的电力电子系统仿真研究【摘要】针对电力电子电路，使用MATLAB/SIMULINK进行了仿真。
包括三相交流桥式整流电路、斩波电路、逆变电路、基于SPWM的交流电机调速控制系统和A C-DC-AC PWM 变换器。
首先介绍各个元器件的使用和它在电路中作用，并了解整个电路的工作原理，在此基础上，通过MATLAB/SIMULINK软件来建立各电路的仿真模型，并且对各个模块和系统内部的参数进行设置，例如仿真算法、电子器件的选择和电源幅值和频率等，最终实现电力电子系统在MATLAB中的仿真。
仿真结果和理论分析结果相一致，验证了仿真建模的有效性和正确性。
【关键词】电力电子，MATLAB，仿真，模型, 调速目录第一章绪论 ···································错误!未定义书签。
1.1 选题的背景与意义 ····················错误!未定义书签。
1.2 国内外电力电子技术的现状 ········错误!未定义书签。
simulink的电力系统仿真实验原理
simulink的电力系统仿真实验原理电力系统仿真实验原理：电力系统仿真实验是利用Simulink软件对电力系统进行建模、仿真和分析的过程。
该实验主要包括如下几个步骤：1. 建立电力系统模型：在Simulink环境中，根据实际电力系统的结构和特性，利用各种电力元件如发电机、变压器、传输线路、负荷等构建电力系统模型。
可以根据具体需要设置不同的电路参数和拓扑结构，以便对各种电力系统问题进行仿真分析。
2. 设定仿真参数：根据实验要求，设定仿真的时域范围、仿真步长以及模型的输入和输出要求。
例如，可以设定仿真时间为几百毫秒或几秒钟，仿真步长为毫秒级别，以获取系统各个节点的电压、电流等参数。
3. 添加模型控制器：根据需要，可以在模型中添加各种控制器如PID控制器、调速器等，以实现对电力系统的调节和控制。
控制器的参数可以根据实验要求进行设定和调整，以达到理想的控制效果。
4. 进行仿真实验：单击Simulink软件中的"运行"按钮，系统便开始进行仿真计算。
Simulink根据所设定的仿真参数和模型的输入，采用数值计算方法对电力系统进行仿真计算，并输出各个节点的电压、电流等参数。
仿真的过程也可以通过实时仿真功能进行可视化展示。
5. 分析仿真结果：根据仿真结果，可以对电力系统的运行情况进行分析和评估。
例如，可以分析系统的稳定性、安全性、损耗情况等。
如果仿真结果与实际情况存在差异，可以进一步调整电力系统模型和仿真参数，以提高仿真的准确性。
通过Simulink软件的电力系统仿真实验，可以有效地分析和解决实际电力系统中的问题。
同时，仿真实验也为电力系统的运行和优化提供了可靠的依据，减少了实验成本和风险。
实验六 基于Simulink的简单电力系统仿真
三、
图2
电路参数：
电RL1串联支路：
ＬＲＣ负载支路：
四、仿真结果
（1）阻感性负载时
图3
（2）纯阻性负载
图4
（3）纯容性负载
图5
（4）阻容性负载
图6
五、结果分析
1、当断路器断开时，线路断路，电流突变为0，但电压行波仍在进行，因此在末端能够测量到连续的电压波形，但断路器断开对电压波形造成了影响，产生了畸变，对于阻容性负载，畸变增大。这是由于能量是通过电磁场传递的，线路断开时电压继续向前传递。
六、实验感想
通过这次实验，练习了在simulink的工作环境中建立简单电力系统的仿真模型的方法。经过两次练习，对Simulink仿真环境的操作逐渐熟练，达到了实验的预期目的。
Simulink仿真环境功能很强大，是一个不错的仿真平台，我们应该认真学习，利用它丰富的资源和强大的功能实现各种复杂电力系统的仿真与分析。
实验六基于Simulink的简单电力系统仿真
一、实验目的：
1)熟悉Simulink的工作环境；
2)掌握Simulink电力系统工具箱的使用；
3)掌握在Simulink的工作环境中建立简单电力系统的仿真模型。
二、实验内容
输电线路电路参数建模时采用电力系统分析中常用的π型等值电路，搭建如图１所示的一个简单交流单相电力系统，在仿真进行中，负载通过断路器切除并再次投入。π型等值电路具体元件参数如下： ， ， 。
2、在阻感性负载中，电压的相位超前电流的相位；断路器重新闭合时，交变的电流瞬间增加了一个直流分量，随后逐渐减小。
3、在纯阻性负载中，电压相位与电流相位相同；与阻感性负载相比，断路器重新闭合后电流没有额外的直流分量。
4、在纯容性和阻容性负载中，电压相位滞后于电流相位；断路器重新闭合时，电流瞬间突变得极大；与感性负载和纯阻性负载相比，断路器断开时的末端电压由于有电容放电作用，电压波形畸变很小。
基于simulink的系统仿真实验报告(含电路、自控、数电实例)
《系统仿真实验》实验报告目录一《电路》仿真实例 (3)2.1 简单电路问题 (3)2.1.1 Simulink中仿真 (3)2.1.2 Multisim中仿真 (4)2.2 三相电路相关问题 (5)二《自动控制原理》仿真实例 (7)1.1 Matlab绘图 (7)三《数字电路》仿真实例 (8)3.1 555定时器验证 (8)3.2 设计乘法器 (9)四实验总结 (11)一《电路》仿真实例2.1 简单电路问题课后题【2-11】如图所示电路，R0=R1=R3=4Ω，R2=2Ω,R4=R5=10Ω,直流电压源电压分别为10V、4V、6V，直流电流源电流大小为1A，求R5所在的支路的电流I。
（Page49）解：simulink和multisim都是功能很强大的仿真软件，下面就以这个简单的习题为例用这个两个软件分别仿真，进一步说明前者和后者的区别。
2.1.1 Simulink中仿真注意事项：由于simulink中并没有直接提供DC current source，只有AC current source，开始的时候我只是简单的把频率调到了0以为这就是直流电流源了，但是并没有得到正确的仿真结果。
后来问杨老师，在老师的帮助下发现AC current source的窗口Help中明确的说明了交流变直流的方法：A zero frequency and a 90 degree phase specify a DC current source.然后我把相角改成90度后终于得到了正确的仿真结果，Display显示I=0.125A，与课本上答案一致。
2.1.2 Multisim中仿真结果：I=125mA=0.125A(因为电流表探针电压电流比是1V/mA)。
2.2 三相电路相关问题【例】三相电路实际连接图如下所示，是通过功率表和电流的读数，验证课本上的相关结论。
解：Multisim中电路图连接如下所示：解：观察各支路的功率和功率因素，验证了以下几点结论：（1）只有纯阻性支路的功率因素为1；（2）纯感性或纯容性支路的功率因素为0，有功功率也为0；（3）混合支路的（容阻、感阻、容感阻）功率因素在0到1之间。
simulink建模与仿真流程
simulink建模与仿真流程我们需要在Simulink中创建一个新的模型。
打开Simulink软件后，选择“File”菜单中的“New”选项，然后选择“Model”来创建一个新的模型。
接着，我们可以在模型中添加各种组件，如信号源、传感器、执行器等，以及各种数学运算、逻辑运算和控制算法等。
在建模过程中，我们需要定义模型的输入和输出。
在Simulink中，可以使用信号源模块来定义模型的输入信号，如阶跃信号、正弦信号等。
而模型的输出信号可以通过添加显示模块来实现，如示波器模块、作用域模块等。
接下来，我们需要配置模型的参数。
在Simulink中，可以通过双击组件来打开其参数设置对话框，然后根据需求进行参数配置。
例如，对于控制系统模型，我们可以设置控制器的增益、采样时间等参数。
完成模型的配置后，我们可以进行仿真运行。
在Simulink中，可以选择“Simulation”菜单中的“Run”选项来运行仿真。
在仿真过程中，Simulink会根据模型的输入和参数进行计算，并生成相应的输出结果。
我们可以通过示波器模块来实时显示模型的输出信号，以便进行结果分析和调试。
在仿真过程中，我们可以通过修改模型的参数来进行参数调优。
例如，可以改变控制器的增益值，然后重新运行仿真，观察输出结果的变化。
通过不断调整参数，我们可以优化模型的性能，使其达到设计要求。
除了单一模型的仿真，Simulink还支持多模型的联合仿真。
通过将多个模型进行连接，可以实现系统级的仿真。
例如，我们可以将控制系统模型和物理系统模型进行连接，以实现对整个控制系统的仿真。
在仿真完成后，我们可以对仿真结果进行分析和评估。
Simulink提供了丰富的分析工具，如频谱分析、时域分析和稳定性分析等。
通过对仿真结果的分析，我们可以评估模型的性能，并进行进一步的改进和优化。
Simulink建模与仿真流程包括创建模型、添加组件、定义输入输出、配置参数、运行仿真、参数调优、联合仿真和结果分析等步骤。
如何使用MATLABSimulink进行动态系统建模与仿真
如何使用MATLABSimulink进行动态系统建模与仿真如何使用MATLAB Simulink进行动态系统建模与仿真一、引言MATLAB Simulink是一款强大的动态系统建模和仿真工具，广泛应用于各个领域的工程设计和研究中。
本文将介绍如何使用MATLAB Simulink进行动态系统建模与仿真的方法和步骤。
二、系统建模1. 模型构建在MATLAB Simulink中，可以通过拖拽模块的方式来构建系统模型。
首先，将系统的元件和子系统模块从库中拖拽到模型窗口中，然后连接这些模块，形成一个完整的系统模型。
2. 参数设置对于系统模型的各个组件，可以设置对应的参数和初始条件。
通过双击模块可以打开参数设置对话框，可以设置参数的数值、初始条件以及其他相关属性。
3. 信号连接在模型中，各个模块之间可以通过信号连接来传递信息。
在拖拽模块连接的同时，可以进行信号的名称设置，以便于后续仿真结果的分析和显示。
三、系统仿真1. 仿真参数设置在进行系统仿真之前，需要设置仿真的起止时间、步长等参数。
通过点击仿真器界面上的参数设置按钮，可以进行相关参数的设置。
2. 仿真运行在设置好仿真参数后，可以点击仿真器界面上的运行按钮来开始仿真过程。
仿真器将根据设置的参数对系统模型进行仿真计算，并输出仿真结果。
3. 仿真结果分析仿真结束后，可以通过查看仿真器界面上的仿真结果来分析系统的动态特性。
Simulink提供了丰富的结果显示和分析工具，可以对仿真结果进行绘图、数据处理等操作，以便于对系统模型的性能进行评估。
四、参数优化与系统设计1. 参数优化方法MATLAB Simulink还提供了多种参数优化算法，可以通过这些算法对系统模型进行优化。
可以通过设置优化目标和参数范围，以及定义参数约束条件等，来进行参数优化计算。
2. 系统设计方法Simulink还支持用于控制系统、信号处理系统和通信系统等领域的特定设计工具。
通过这些工具，可以对系统模型进行控制器设计、滤波器设计等操作，以满足系统性能要求。
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图 １ 电气 系统 的模型框 图
中 同步 电机 的结构 原理 ，假 设磁 场 定 向 ｉ Ｏ ｄ ，粘 滞摩 ＝ 擦 系数 Ｂ Ｏ ＝ ，建立三 相 同步 电机 的数学模 型 为：
２２ ＳＷ ． Ｐ Ｍ信 号 源
系统 自带 的三角 波 （ 过 Ｒｐａ ｉｇ Ｓｑｅｃ 模块 改 通 ｅｅｔｎ ｅｕｎ ｅ
的矩形 波 ，通 过改变矩 形波 的频率来 实现对 电机 的速 度控制 。ＳＷ 信 号源模型 如 图 ３ ＰＭ 所示 。
变 参数 而得 到） 过 比较器 迭 加而 形成 的等 幅 不等 宽 通
系 统 将 频 率 信 号 和 回 馈 的 速 度 信 号 进 行 迭 加 输 入 Ｓｗ Ｐ Ｍ信 号源输 入 端 ，经 过 处 理输 出等 幅 不等 宽 的脉 冲 信号 ，再 经过 Ｐ Ｄ校正过 滤干扰谐波 后得 到一 系列 Ｉ
的方波信号对 Ｇ Ｏ可 关断 晶闸管进行变 频 ，之后 输 出 Ｔ 要 求的频率 电压信 号供 电机 使用 ，调节 频率信 号的幅
幅值 为 ２．，仿真 时 问为 ２Ｓ ９８ ，选 择 仿 真 算 法 为 ｏ ｅ ５ Ｓ 仿真 结果 如 图 ５ 图 ８所示 。 ｄ ｌ ， ～
的转速 。逆变器模 型如 图 ４所示 。
册 珊
２ ０ ２ ２ ０ ２
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值就可 以调节 电机转速 ，最后通过 测量模 块测量 电机 转速 ，并 把转速信 号反馈到输入 端。
３ 电气 系统 的仿真 设置 频 率 分 别 为 ５ Ｈ 、 ０ Ｈ 、 ５ Ｈ ， ｚ １ ｚ １ ｚ 阶跃 信 号
收 稿 日期 ： ２ １ － ３ ３ ０ １０ — ０
图 ２ ＰＤ控 制 器 的 模 型 图 Ｉ
作 者 简 介 ： 王华 Ｊ （９ ４ ） 男 ， ｌ １８一 ． ￣ 山西 大 同 人 ， 读 硕 士 研 究 生 ， 究 方 向 为 高射 频 、 后 坐 技 术 。 在 研 低
・４ ・ ０
控 制信号波 是 由基准 正弦波 （ 速度 指令 信号波） 和
Ｐｒ ｄｕｃ ４ ０ ｔ
图 ３ ＳＷ Ｐ Ｍ信 号 源模 型 图
将 该模 块封装起 来 ，并 命名 为 Ｓ Ｗ ｂ ｏ ｋ ｍ ］ ＰＭ ｌｃ．ｄ 。 ２ ３ 逆 变器 ． 本系统 采用 直流 电源直 接给 Ｇ Ｏ 可关 断 晶闸管 ） Ｔ（ 供 电，通过 晶体 管 的导通 和关 断对 直流 电进 行逆 变 ， 得 到实验要 求的 电压 和频 率的交流 电 ，从而 调整 电机
基 于 Ｓｍｕｉｋ 自动机 实验 装 置 电气系统建 模 仿 真 ｉ ｌ ｎ
王 华 旭 ，王 刚
００５） ３ ０ １ （ 中北 大 学 机 电Ｘ 程 学院 ， 山西 太 原 －
摘 要 ： 于Ｍ Ｔ Ａ ／ ｉ ｕ ｉ ｋ 真软件 ，对交流 同步伺服 电机 电气 系统￣Ｓ Ｗ 信 号源模块 、Ｐ Ｍ 变器 基 Ａ Ｌ Ｂ Ｓ ｍ ｌ ｎ仿 ＰＭ Ｗ逆 模块 和Ｐ Ｄ Ｉ 控制器模块进行 了建模和仿真 ，得 出不 同的输入 频率所对 应的不 同输 出转速 。仿 真结果满足实验
第４ （ 期 总第 １７期 ） ６
２１ ０ １年 ８月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩ ＯＮ
Ｎｏ． ４
Ａｕ ｇ．
文 章 编 号 ：６ ２ ６ １ （ ０ Ｉ ４ ０ ３－ ３ １ ７— ４ ３ ２ １ ）０ －０ ９ ０
系统的需求，符合 实际情况。 关键词 ： ｉ Ｕ ｉ ｋ Ｐ Ｍ 号源；Ｐ Ｍ Ｓ ｍ １ ｎ ；Ｓ Ｗ 信 Ｗ 逆变器 ；Ｐ Ｄ Ｉ 控制器 中图分类 号 ： Ｐ ７ ：Ｔ ３ ． Ｔ ２ ３ Ｐ ９１９ 文 献标 识码 ： Ａ
０ 引言
Ｇ ） ０－
１ １７ ．５ ０ ３Ｘ
。
…
…
行 电气系 统 ，得 出不 同的频 率所对 应 的不 同的转速 。
（） ３
２ 电气 系统 的模型 框 图和模块设 计 电气 系 统 的 模 型 框 图见 图 １ 电气 系 统 模 型 包 。 括 Ｐ Ｄ控 制 器 、Ｓ Ｗ Ｉ ＰＭ信 号 源 、 逆 变 器 、 同 步 电 机
等。
１ 实验 电机 的数 学模 型 试验装 置要求 电机 的调速 范 围为 ０ｒ ｍｎ ０ ／ ｉ￣ｌ２ ０
…
…
・
武器 自动机 实验 装置 中 的交流伺 服 同步 电机 是整 个试 验系统 的核 心部 分 ，该实 验装 置要 求 电动 机 在恒 转矩 的状态 下输 出不 同的转速 带动 自动 机运 转 。本文 采 用 变压 变频 方 式来控 制 电机 的输 出转速 ，应用 Ｐ Ｍ Ｗ 技术 的基本 原 理 ，在 Ｓｍ ｌｎ 境 下对 信 号 源 和 逆 ｉｕ ｉｋ环 变器进 行建 模与 仿真 ，在虚 拟 电气模 拟 实验系 统 中运
Ｗ ＡＮＧ ａ ｘ ， Ｗ ＡＮＧ ｎ Ｈｕ － ｕ Ｇａ ｇ
（ｃｏ ｌ ｆ ｃ ａｒｎｃＥ ｇｎ ｅｉｇ ｏｔ ｎｖｒｉ ｆ ｈｎ ，Ｔ ｉｕ ｎ０ ０ ５ ，Ｃ ｉａ Ｓｈ ｏ ｈ ｔ ｉ ｎ ｉｅ ｒ ，Ｎ ｒ Ｕ ｉｅｓｔ ｏ ｉａ ａｙ ａ ３ ０ ｈｎ） ｏ Ｍｅ ｏ ｎ ｈ ｙ Ｃ １
［ ］ 寇宝泉 ， ３ 程树康 ． 交流伺服 电机及其控制 ［ ］ 北京 ：机 Ｍ．
械 工 业 出 版 社 ， ０８ ２０ ．
［ ］ 薛 定宇 ． ４ 控制 系统仿真与计算机辅助 设计 ［］ 北京 ： Ｍ。 机
械 工 业 出 版 社 ，０ ５ ２０．
Ｍ ｏ ｅｉ ｇ ａ ｄ Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ０ ｅ ｔ ｉ ａ ｙ ｔ ｍ ｆＡｕ ｏ ａ ｉ ｄ ｌ ｎ ｉ ｌ ｔｏ ｆＥｌ ｃ ｒ ｃ ｌＳ ｓ ｅ ０ ｔ ｍ ｔＣ ｎ Ｍ ａ ｈ ｎ ｓｅ ｙ Ｓ ｍ ｕ ｉ ｋ ｃ ｉ ｅ Ｔｅ ｔ ｒ ｂ ｉ ｌｎ
值 ４ ；
为 电势 系 数 ，取 值 ０ ４ ；Ｋ 为积 分 增 益 系 ．１
数 ，取值 １４ ；Ｒ 为定子 电阻 ，取 值 ０ ２ Ｑ；Ｌ 为 ．１ ．５
电枢 电感 ，取 值 ０ ３Ｈ；Ｊ 转 动惯 量 ，取 值 Ｏ ３ ． 为 ． ６×
１ Ｎｍｓ 。 ０ ０
由此可得 出：
Ｊ斌 Ｉ 。 。 ‘
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图 ５ 输 入 频 率 ５Ｈ ｚ时 ＳＷ 号 源输 出 ＰＭ信
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周 期 内三相 脉 冲 信 号 波形 图
图 ４ 逆 变 器 模型 图
∞ ３ ５
： ３ ０
按照图 １ 所示 的电气 系统模 型框 图组装 各模 块 。
Ｋ Ｋ ｕ
２ １ Ｐ Ｄ控 制器 ． Ｉ
通 过 时域 指标各 参数 和频域 指标 各参 数确 定 的积 分系 数 Ｋ＝ ． ７ 、 比例 系 数 ０ ０ ４ ６ ｔ ８８ ９ Ｏ ． ０ 、微 分 系
．
Ｇ ）一Ｏ ：Ｎ ） ）
：
丝！
）
…
…
…
…
…
。
（） １
数 Ｋ ＝ ． ２ ×ｉ 喝来 设 计 Ｐ Ｄ控 制 器 ， 如 图 ２所 ｏ １３ ５ ６ ０ Ｉ
示。
２里± ＋
Ｌ ｎ
ｓ一 Ｋ ￣ｅ Ｋ．
ｎ４
…
…
…
…
。
（） ２
其 中 ：Ｇ ） Ｏ为三 相同步 电机及 驱动器 的传递 函数 ；， ｍ）
为输入 电流 的拉 氏变换 ； ） 为输 出转 速 的拉 氏变换 ； 为 电流 调节参 数 ，取值 ３ ． １ ６ ４ ； 为转矩 系数 ，取
社 ， ０ ６ ２０ ．
图 ７ 频 率 为 １ ｚ时 电 机转 速 曲 线 图 ＯＨ
４ 结论
本 文 利用 Ｓ ｍ ｌ ｎ ｉｕ ｉ ｋ模 块工 具 来 建 模 与 仿真 武 器
自动 机 实 验 装 置 的 电气 系统 ，操 作 者 可 以利 用 该系
统 ，根据 实验 的需要 给 出合适 输入频 率来 调节 电机 的 转速 。该模拟 系统为 电气系统 的运行 提供 了可靠 的数
机 械 工 程 与 自 动 化
２ １ 年 第 ４期 ０１
－。。。●＿ －＿ ＿ ＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿ ＇＿＿＿＇ ●＿＿＿ ●●－＿ －●＿～
利 用 Ｓｍ ｌｎ ｉ ｕ ｉ ｋ子系 统封 装模 块 将 此模 块 封装 起 来 ，并保存 为 ｐ ｄ ｌｃ ． ｄ 。 ｉ ｂ ｏ ｋ ｍ ｌ
Ａｂｓｒ ｔ Ｂａ ｅ ｎ Ｍ ｔ ａｃ ： ｓ ｄ ｏ ＡＴＬＡＢ／ ｉ Ｓ ｍｕｌｎｋ，ｔ ＰＷ Ｍ ｉ ｉ ｈｅ Ｓ ｓｇｎａ ｏ ｒ ｅ ｌｓ ｕ ｃ ，ＰＷ Ｍ ｉ ｅ ｔ ｒ ａ Ｄ ｏｎ ｒ ｌｅ ｆ ａ ｌ ｃ ｒｃ ｌｓ ｓｅｍ ｎ ｎｖ ｒｅ ｎｄ ＰＩ ｃ ｔｏ ｌｒ ｏ ｎ ｅ ｅ ｔ ａ ｙ ｔ ｉ ｉ ＡＣ ｓ ｎ ｒ ｎｏ ｏ ｏ ｒ ｏ ｅｌｄ ｎ ｓｍ ｕ ａ ｅ ｙ ｃｈ ｏ ｕｓ ｍ ｔ ｒ ｗｅ ｅ ｍ ｄ ｅ ａ ｄ ｉ ｌ ｔ ｄ，ａ ｄ ｈ ｕｔ ｐｅ ｄ ｃ ｒｅ ｐｏ ｉ ｇ ｏ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｉ ｕｔｆｅ ｎ ｔ ｅ ｏ ｐｕｔｓ ｅ ｓ ｏ ｒ ｓ ｎｄ ｎ ｔ ｉｆｒ ｎ ｎｐ ｒ ｑｕｅ ｉ ｎｃｅｓ ｗｅｒ ｔ ｉ ｄ ｅ ｏｂ ａ ｎｅ ． Ｔｈｅ ｓｍｕｌ ｔｏ ｅ ｕ ｔ ａ ｅ ｔｔ ｅ ｉ ａ ｉｎ ｒ ｓ ｌｓｃ ｎ ｍ ｅ ｈｅ ｒ ｑｕｉｅ ｅ ｓｏ ｘ ｒｍｅ ａ ｙ ｔ ｒ ｍ ｎｔ ｆｅ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌｓ ｓｅｍ ｎｄ ｉ ｎ ａ ｃｏ ｄａ ｃｅｗｉｈ ｈ ｃ ｕａ ｉｕａｉ ｎ． ａ ｓｉ ｃ ｒ ｎ ｔ ｔ ｅ ａ ｔ ｌｓｔ ｔｏ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｓ ｍｕｌｎｋ； ＳＰＷ Ｍ ｉ ｎａ ｏ ｃ ｉ ｉ ｓｇ ｌｓ ｕｒ ｅ； ＰＷ Ｍ ｎ ｒｅ ； ＰＩ ｃ ｎｔｏｌｅ ｉ ｖｅ ｒ ｔ Ｄ ｏ ｒ ｌ ｒ