【直流PWM斩波调压的可逆调速系统仿真分析案例4800字】

直流PWM斩波调压的可逆调速系统仿真分析案例 11.1直流电机直接起动仿真 1 1 21.1.3仿真过程 21.2双极式斩波调压PWM可逆调速系统仿真 31.2.1仿真模型的连接 4 6 61.3受限单极式斩波调压PWM可逆调速系统仿真 71.1.1仿真模型的连接 9 91.1.3仿真过程 92系统仿真结果与分析 2.2双极式斩波调压PWM可逆调速系统仿真结果分析 2.3受限单极式斩波调压PWM可逆调速系统仿真结果分析 1.1直流电机直接起动仿真使用MATLAB/Simulink搭建直流电机直接起动仿真模型，如图3-1所示，该仿真模型由直流电动机DCmotor、直流电源DC、Step模块、Demux模块、放大器Gain及示波器Scope组成。1.1.1仿真模型的连接在仿真模型中，DC电机DCmotor电枢端(A+和A-)与励磁端(F+和F-)并联后连接到直流电源DC供电，并利用Step模块向电机TL端提供负载力矩。DC电机motor的m端与Demux模块相连，通过示波器Scope呈现出m端输出的信号。在这些参数中，加一个放大器Gain可以把速度单位从rad/s转换为r/min(变◎◎励磁电感Lf=0,电枢电感电枢绕组和励磁绕组互感powergui首先，给各模块设置相对应的参数。打开电源DC与电动机DCmotor,输入 二述计算参数。将Step模块steptime设为0.5,Initialvalue设为0,Finalvalue设为60.1,使电动机空载起动，并在0.5s时加载为60.1N●m。然后，在Simulationparameters界面设置仿真参数。仿真时间为1s,仿真算器ia表示电动机的电枢电流、示波器if表示电动机的励磁电流、示波器Te表示1.2双极式斩波调压PWM可逆调速系统仿真UniversalBridge模块、Three-PhaseSource模块、DC-PWM1子模块、电容Co、关于斩波器部分，该系统使用Diodes型多流器，使用Diodes/MOSFET型多功能桥模块作为电路的斩波器。同时连接一个关于斩波器的控制电路部分，该系统使用一子模块DC-PWM1,并将其连接其中，子模块DC-PWM1的内部电路如图3-2所示，该模块由两个PWM驱除此之外，该系统还使用了数个示波器用以显示电动机的转速响应、电动机的电枢电流、电动机的励磁电流、电动机的电磁转矩1++PP1图3-2:子模块DC-PWM1仿真图将两个PWM驱动信号发生器PWMGenerator模块分别连接至Mux模块，在上方的PWMGenerator前端连接In1输入端，并在下方的PWMGenerator模块前连接Sum模块及设定值Constant模块。然后，在Mux模块后分别连接选择器Selector模块及Out1输出端。最后，将电路封装，成为子电路DC-PWM1模块。将DC-PWM1模块前端连接Step1模块、后端连接至多功能桥Universal口=9爱当×专三→8+②UU图3-3:双极控制PWM可逆调速系统仿真图功能桥模块之间并联电容Co模块。Measurement模块之间取一支线在直流电动机DCM的两个端□F+及F-之间连接一直流电源E1。在TL端□前连接一Step模块，将m端口连接至Demux模块。Demux将直流电动机m端□的输入信号分为四路信号以便显示，分别连接至示波器n、示波器ia、示波器if及示波器Te,在示波器n与Demux模块之间加入放大器Gain将转速单位由励磁电感Lf=0,电枢绕组和励磁绕组互感PWM变流器的直流电源电压首先，给子电路DC-PWM1各模块设置相对应模块的ConstantValue设为0.001。将两个PWMGenerator模块的Generatortype设为Single-phasehalf-bridge(2pulses)、Frequency设为1080、Initialphase设为90、MinimumandMaximumvalues设为[-11]、Sampletime设为0。然后，给主电路各模块设置相对应的参数。打开电源DC与电动机DCmotor,value设为-0.8,Sampletime设为0。将Step模块Steptime设为0、Initialvalue设为1.15、Finalvalue设为1.15,Sampletime设为0。将Three-PhaseSource模块的Phase-to-phasevoltage设为110、PhaseangleofA设为0、Frequency设为50、Sourceresistance设为0.001、Sourceinductance设为0、Basevoltage设为25e3。Ron设为1e-3、Forwardvoltage设为0。将多功能桥UniversalBridge1模块Number模块Fundamentalfrequency设为60、Initialinput设为0、Sampletime设为0。将电容Co模块Branchtype设为C、Capacitance设为5。将Clock模块Decimation设为10。然后，在Simulationparameters界面设置仿真参数。仿真时间为5s,仿真算法选择ode45(也可以使用其他算法)。最后，点击启动按钮开始仿真，双击相应的示波器，可得到仿真波形图。其中，示波器n表示电动机的转速响应、示波器ia表示电动机的电枢电流、示波器if表示电动机的励磁电流、示波器Te表示电动机的电磁转矩、示波器ud表示输出电压、示波器ud1表示输出局部电压。1.3受限单极式斩波调压PWM可逆调速系统仿真使用MATLAB/Simulink搭建受限单极式斩波调压PWM可逆调速系统，如图3-5所示，该仿真模型与1.2中的系统仿真模型相似，同样由直流电动机DCM、直流电源E1、两个Step模块、两个多功能桥UniversalBridge模块、Three-PhaseSource模块、DC-PWM2子模块、电容Co、Demux模块、放大器Gain及示波器Scope等部分组成。关于电动机部分，该系统使用了一个直流电动机，并在其两端串联一恒定直流电源为其供电。关于斩波器部分，该系统使用Diodes型多功能桥模块作为电路的二极管整流器，使用Diodes/MOSFET型多功能桥模块作为电路的斩波器。同时连接一个三相电源为其供电。关于斩波器的控制电路部分，该系统使用一子模块DC-PWM2,并将其连接一个阶跃函数模块，为其转换输出值，使其能够精准控制电动机的正反转。其中子模块DC-PWM2的内部电路如图3-4所示，该模块由PWM驱动信号发生器PWMGenerator模块、两个比较器Compare模块、两个Data模块、两个Mux模块、Sum模块、两个Product模块、In1及In2输入端、Out1输出端等部分组成。×凸21图3-4:子模块DC-PWM2仿真图除此之外，该系统还使用了数个示波器用以显示电动机的转速响应、电动机的电枢电流、电动机的励磁电流、电动机的电磁转矩将PWM驱动信号发生器PWMGenerator模块前端与In1模块连接，后端接入一Mux模块，并分为两路输出，分别连接至Product1及Product2模块。将比较器Compare1和Compare2模块分别与Data1和Data2模块串联，然后将两条Mux模块的第四个端口。将Product1与Pro块的第三个端□。然后，将Mux模块的输出端与Out1模块连接。最后，将电路将子电路DC-PWM2模块前端的两个接口并联至Step1模块，使其可以自动将DC-PWM2模块前端的两个接口分别连接Step1模块、后端连接至多功能首先，给子电路DC-PWM2各模块设置相对应的参数。将PWMGenera模块的GeneratorMode设为1-armbridge(2pulses)、CarrierFrequency设为1080。将Compare1模块的Operator设为“>”、Compare2模块的Operator设为“<=”。其他部分的参数与1.1.1中相似。FudFud口=9当L×出上由8+②UU号单图3-5:受限单极式斩波调压PWM可逆调速系统仿真图然后，在Simulationparameters界面设置仿真参数。仿真时间为5s,仿真算法选择ode45(也可以使用其他算法)。中，示波器n表示电动机的转速响应、示波器ia表示电动2系统仿真结果与分析如如图4-1所示，从上至下依次为给定的负载转矩TL、电动机转速n、电动机电000220.10.1由图可知，虽然电动机在0-0.5s时为空载起步，但其起动电流较大，接近2500A。当转速由0升至3100r/min时，电枢电流减小至0。在0.5s时，电机加载，电机转速稍有下降，电枢电流升至88A,电磁转矩升至60N●m。当电磁转矩与负载转矩平衡时，转速稳定在3000r/min。由于电磁转矩与电枢电流成正比，故图中电磁转矩与电枢电流的波形相似，而单位及数据大小不同。2.2双极式斩波调压PWM可逆调速系统仿真结果分析对搭建的双极式斩波调压PWM可逆调速系统仿真模型进行运行，得到各波形图。如图4-2至图4-5所示，从上至下依次为斩波器输出电压、电动机转速响应、电动机电枢电流。如图4-2所示，为斩波器输出电压的平均值，在电动机正转(0-2.5s)时输出电压约为+120V,在电动机反转(2.5-5s)时约为-120V。还还2.4922.4942.4962.4982.52.5022.504如图4-3所示，为斩波器2.49-2.51s区间的输出电压波形图，从此波形图可以看到每个调制周期(0.00166s)中，斩波器的输出电压都在±150V间切换，由此是双极式调制。在2.5s前，正半周的脉冲宽度大于负半周的脉冲宽度，输出电压平均值为“+”,此时电机正转；在2.5s后，负半周的脉冲宽度大于正半周的脉冲宽度，输出电压平均值为“-”,电动机从正转改为反转。如图4-4与图4-5所示，分别为直流电动机的转速相应和电枢电流波形图。在2.5s时随转速给定改变方向，电动机转速从“+”向“-”变化，电流方向也随之改变。由于电动机从正转到反转中的反接制动作用，使用反向电流的峰值-60A大于电动机正向起动电流+30A.改变转速给定值，电动机转速和电流根据转速值所改变。2.3受限单极式斩波调压PWM可逆调速系统仿真结果分析对搭建的受限单极式斩波调压PWM可逆调速系统仿真模型进行运行，得到各波形图，从上至下依次为子电路(斩波器驱动电路)四路脉冲信号、斩波器输出电压、电动机转速响应、电动机电枢电流。图4-6:斩波器驱动电路(四路)脉冲波形图如图4-6所示，为受限单极式斩波器控制电路(子电路DC-PWM2)中四个管子(Pulse1-Pulse4)的驱动脉冲。在2.5s前，电动机正转，Pulse1有PWM调都处于断开状态；在2.5s后，电动机反转，Pulse2有PWM调制脉冲信号，Pulse3有“1”的信号，始终连通，Pulsel和Pulse4驱动信号为“0”,都处于断开状态。因此，任何时间都只有一个管子处于PWM调制状态，以此来减少斩波器的开关损耗。同时，四路桥臂的四只管子总有一只处于断开状态，消除了产生桥臂直通的可能性。o01123344匝5LL2.4922.4942.496