杭州电子工业学院毕业设计论文
4 w Ramp 2*pi Ramp1 3 Constant2 SumGain 1 s Integrator Mux Mux Ramp2 -K- Ramp3 13 Constant3 Sum1 Gain1 MATLAB Demux Demux 1 A 2 B 3 C Function MATLAB Fcn 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
2 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
3matlab fuction 模块实现以下算式，从而输出三相电压：
?Va?x(2)*cos(x(1))??Vb?x(2)*cos(x(1)-2*pi/3); (4-1) ?V?x(2)*cos(x(1)?2*pi/3)?cx(1)为电源频率，x(2)为电压幅值
4.2.2 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:
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1 fas 2 fbs 3 fcs Mux MATLAB Demux Demux 1 fqs 2 fds 3 f0s Mux Function MATLAB Fcn 4 w 1 Integrator s f(u) Fcn 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。 4.2.3 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。
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4.2.4 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
1 Vds Vds2ids 21 Vqs idsVqs 4 3wVdrp5w iqs iqsProduct -K-Sum3Vdrp wridrp 4GainTEVqrpProduct1iqrp 5 6Vqrp idrpSubsystem 1iqrp wmP/2Gain1 s 1/J Sum16Integrator BmGain3 TL Gain2 图4-5 转矩输出及反馈控制框图
4.3 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)。
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第5章 系统仿真运行
5.1 输出结果稳定情况
仿真前各常量的取值如下：
2
rs=0.531Ω r’r=0.408 Ω J=0.1kg/m
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： 20018016014012010080604020time /s 0012345678910Vqs /v 图5-1 q相电压时间相应 8x 10-11 Vds /v 6420-2time /s -4012345678910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升，而是在短时间内由一定幅度攀升到峰值，而且由于外部负载转矩的加入，势必输出会有不稳定，在控制器的反馈控制下，由图5-7可见输出电磁转矩在经历了一开始短时间的波动后，在仿真开始2秒后即趋向于稳定，由图5-8可见输出的机械转速则稳步提高，最后稳定在1800r/m的峰值附近。
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