电力拖动毕业论文电力拖动仿真软件摘要：随着社会的高速发展，更多电器的出现导致电力的需求不断攀升，因而人们对电力拖动控制系统自动化程度提出了更高更新的要求。鉴于此，拟通过对电力拖动控制系统的设计原理、设计方案的确定、设计应遵循的规章以及安全防护等内容进行分析，为使用者与企业提供借鉴与参考。
关键词：电力拖动自动控制运行
1引言
随着科技日新月异的发展，机械自动化程度与生产水平达到了前所未有的高度，在当前的工业生产领域中，电力拖动自动控制系统得到了广泛的应用。电力拖动自动控制系统的优势在于：一方面可以保障自身系统安全稳定运行;另一方面可以满足企业机械生产要求。电力拖动系统可以很好的对电动机、各类继电器等原件进行保护，进而减少系统运行过程中故障发生概率。因此，研究电力拖动自动控制系统，提升其自动化程度，增强其安全性，完善其功能，对于企业而言是至关重要的。
2电力拖动系统自动控制原理及其设计
2.1电力拖动系统自动控制原理
操作人员在电力拖动控制系统运行过程中可以得到电动机各信息的反馈，例如电流反馈等。在电力拖动控制系统中，电气设备是实现机械自动控制的核心器件。计算机系统在此过程中的主要作用是显示信息显示、运行连锁、安全保护等信息，同时其也是电力拖动系统自动控制实现的唯一途径。
在计算机系统中，操作人员可以利用计算机根据实际生产需求实行不
同的自动控制方案。电力拖动自动控制主要是利用计算机完成逻辑计算、
功能模块化、编程等工作，然后为操作人员提供独立于机械设备的仪器驱
动程序，方便使用者可以较快的将程序与自己的系统进行对接测试，方便
编程。虽然电力拖动自动控制系统的各项参数及要求的设定“因人而异”。但从系统的本质来讲，系统构成的基本原理还是殊途同归的，即以计算机
为系统的集中控制中心，信号输入给计算机下达指令，信号输出执行指令。电力拖动自动控制系统计算机接收信号与输出信号的系统反应如图1所示。
2.2电力拖动自动控制系统方案的确定
在电力拖动自动控制设计方面，是否确定好方案与控制方式将会决定
整个设计能否成功。如果宏观方案是正确切实可行的，那么生产设备各项
指标达到要求的可能性才能得到保障。在设计时，即便出现某个控制环节
设计的错误，也可以通过不断改进与测试达到要求，但如果宏观方案一开
始就制定有问题，那么设计工作必须等到方案明确后重新开始。
学术领域认为，所谓电力拖动自动控制方案，其主要是依据不同的生
产工艺要求，例如根据运动要求、加工效率、零部件加工精度等条件来决
定电动机运行、类型、数量、传动方式等控制要求。最后将这些调研好的
工艺要求与控制要求相结合，作为电气控制原理图设计电器原件选择的重
要参考凭证。譬如说，在设计效率要求较高的加工机床时，拖动方式可以
随机变化，如可以使用直流拖动，也可以使用集中拖动等。确定好拖动方
案后，拖动电动机的数量以及各项参数也随之明了，控制方式的选择就是
控制要求的选择。
2.3电力拖动系统自动控制电动机的选择
在确定好电力拖动系统设计方案后，需要根据实际需求对电动机的数量、规格及各项参数如额定转速、功率等进行选择与确定。笔者通过总结，归纳出电动机在选择方面应当遵循以下几点：
(1)电动机功率的选择应当与生产机械标准要求直接挂钩，要选择与
其相匹配，能够拥有一定负载的电动机，这样，才能保证生产机械的正常
运行。此外，在明确电动机功率时，还需对以下三大要素进行综合考虑：1)允许过载能力;2)启动能力;3)电动机发热。确决定电动机功率选择的核
心条件是电动机容量，通常，电动机容量容易受外界环境影响，所以电动
机额定功率的确定要进行多次校验确认。
(2)电动机采用直流还是交流电需要结合企业经济、技术等方面综合
考量，笔者认为，通常情况，企业只需要选择操作简单，稳定性强、维护
遍历、价格低廉的交流异步电动机即可。但如果所在企业生产机械功率大、调速范围广，则可以采用调速性能优质的直流电动机。
(3)电动机额定转速需要结合以下方面来选择，主要是看所在企业机
械匹配的技术经济程度，如企业所需电动机需拥有较高的使用寿命，并较
少使用，那么就需要结合企业经济、技术等多方面因素来选择;如果企业
使用电动机频繁，那么该电动机额定转速就需要以电动机的动能储存量来
选择。
(4)必须在供电电网电压基础上选择电动机额定电压各参数，必须保
证两者一致。电动机机构形式要根据企业的作业环境进行选择。
总而言之，电动机数量、规格以及各项参数的选择应当根据企业的经济、技术、作业环境、使用需求等多方面综合考虑来选择，要保证所选择
的电动机既能满足企业生产机械的实际需求，又能够保证其运行的可靠性
与实惠。
2.4电力拖动设计中电器控制线路的设计
拖动方案与电动机的选择之后，其次是电器控制线路的设计。电器控
制线路是整个电器选择与安装图设计的主要依据，通常，电器控制线路的
设计方法是，根据所有部件不同的需求，根据控制线路的总体框架来细化
局部线路，最后根据生产机械的实际需求与相互关联，将局部线路统筹规
划到线路总体框架中，形成一个完整的控制线路。
设计过程的掌控：控制线路能否稳定安全运行取决于控制线路工作是
否安全与稳定，因此在选择设计元件时，应当采用性能良好、使用期限长、抗干扰能力强、安全可靠、稳定的继电器，同时在规划具体线路时，笔者
认为，设计人员还需要注意以下几点内容：(1)触头的设计，要保证所有
电器触头必须全部正确对接。例如同一电器，如果将常闭与常开的辅助头
放在一起，那么当将它们接在不同相的电源上时，很可能由于限位开关上
的常开/闭触头产生电位差使得电路短路，如果线路没有良好的绝缘性，
那么势必会造成电路短路事故。
(2)设计电器线圈联接时，要保证所有电器线圈正确联接。串联的两
个电器线圈一般不能出现在交流控制电路中，即便串联的两个线圈的额定
电压和等同于外加电压，也不允许非并联线圈连接。要实现接触器与接触器，接触器与线圈的同步，应当将所有线圈并联在电路中，使所有线圈承
受相同的额定电压。
(3)设计后的控制机构，其后期维护与操作必须简单明了，在操作人
员采用某种控制方式控制时，可以根据实际需求迅速、快捷的切换到其他
控制方式，例如，在进行自动控制时，可以根据需求直接切换到手动控制，所有电控设备都需保证其后期运行的稳定性与维护的便利性，同时还需为
其配置隔离电器，以便在仪器出现故障时进行抢修。
2.5电力拖动自动控制系统设计应遵循的原则
笔者通过总结，归纳出当前电力拖动自动控制系统在设计时应当遵循
的原则：
(1)经济简单化原则。企业在选择电力拖动自动控制系统时，都想要
低廉的价格换来可靠的电力拖动控制系统。因此在设计过程中，设计人员
应当尽最大努力将系统不必要的电器与触头数量进行减少，线路设计应当
最优化。
(2)稳定、安全、可靠性原则。在经济简单化原则基础上选择稳定性、可靠性、安全性较强的元件。
3电力拖动自动控制系统的安全防护
任何系统的出现都需要制定想匹配的安全防护措施，电力拖动自动控
制系统亦是如此，一般情况下，电力拖动自动控制系统的安全防护分为两种：一种是计算机系统保护;另一种是电器保护。电器保护是最基本，也
是必要的保护，其通常有过流保护、短路保护、欠压保护以及热保护。而
计算机系统保护则是不可或缺的保护，它属于高级保护，主要是对确保系
统运行、维稳等进行保护。笔者在下文将从以下几点对电力拖动自动控制
系统的安全防护进行分析：
(1)短路保护：短路故障一般是因为电流短路而造成局部电气设备绝
缘体过热损害，电流过大，容易造成强大的电磁脉冲进而产生电动应力，
进而损害电力拖动自动控制系统或各种电器设备。
(2)过流保护：如果使用电动机不当，很容易使得电动机超负荷运作，这样会引起电动机局部过电流，一般的过电流能量是正常启动电动机电流
的数倍，因此容易损害电动机及系统元器件。
(3)欠压保护：系统运行过程中，如果电源电压不能满足电动机正常
运作的需求，容易造成系统因欠压而减缓电动机速率甚至同志运作，当负
载矩不变时，可以适当的增加电源来提压。另外，欠压还会造成电气释放
问题，进而影响系统所有器件的正常工作，情况严重时还会出现系统故障。所以，笔者认为，当电压达到电动机电压临界值时，可以采取切断电源措
施来进行保护。
(4)热保护：任何元器件在经过长时间工作时都会出现过热现象，如
果电动机绕组或长时间超载运行，那么势必会造成自身温度高于允许值，
进而导致电动机出现故障，为避免过热损害，可以采用多个电动机相替换
的方法进行热保护。
(5)安全链：安全链的保护主要涉及五个方面。1)欠压保护的控制;2)
过流保护的控制;3)水压保护;4)油压保护;5)轴瓦温度保护。安全链是将
上述五种保护串联在一起的保护，无论其中哪个环节出现问题，计算机都
会直接将自动控制系统关闭。
(6)运行连锁和启动连锁的保护：当计算机接收到信号后，电力拖动
自动控制的实现主要是通过计算机所配置的程序完成，该过程主要是预防
系统运行时信号条件的消失或电动机缺乏条件启动的保护。
4结论
本文通过对电力拖动自动控制系统各方面的研究，提出了加强、完善
系统设计与安全防护的意见，以期为设计者与使用者提供帮助。
1 绪论 1.1课题研究背景及目的 1.1.1 研究背景 直流调速系统的主要优点在于调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能。在相当长时期内，高性能的调速系统几乎都是直流调速系统。尽管如此，直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向和在恶劣环境下的不适应问题，同时制造大容量、高转速及高电压直流电动机也十分困难，这就限制了直流拖动系统的进一步发展。 交流电动机自1985年出现后，由于没有理想的调速方案，因而长期用于恒速拖动领域。20世纪70年代后，国际上解决了交流电动机调速方案中的关键问题，使得交流调速系统得到了迅速的发展，现在交流调速系统已逐步取代大部分直流调速系统。目前，交流调速已具备了宽调速范围、高稳态精度、快动态响应、高工作效率以及可以四象限运行等优异特性，其稳、动态特性均可以与直流调速系统相媲美。 与直流调速系统相比，交流调速系统具有以下特点： （1）容量大； （2）转速高且耐高压； （3）交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小，且结构简单、经济可靠、惯性小； （4）交流电动机环境使用性强，坚固耐用，可以在十分恶劣的环境下使用； （5）高性能、高精度的新型交流拖动系统已达同直流拖动系统一样的性能指标； （6）交流调速系统能显著的节能； 从各方面看，交流调速系统最终将取代直流调速系统。 1.1.1研究目的 本课题主要运用MATLAB-SIMULINK软件中的交流电机库对交流电动机调速系统进行仿真，由仿真结果图直接认识交流系统的机械特性。本文重点对三相交流调压调速系统进行仿真研究，认识PID调节器参数的改变对系统性能的影响，认识该系统动态及静态性能的优劣及适用环境。 1.2 文献综述
电力拖动毕业论文电力拖动仿真软件摘要：随着社会的高速发展，更多电器的出现导致电力的需求不断攀升，因而人们对电力拖动控制系统自动化程度提出了更高更新的要求。鉴于此，拟通过对电力拖动控制系统的设计原理、设计方案的确定、设计应遵循的规章以及安全防护等内容进行分析，为使用者与企业提供借鉴与参考。 关键词：电力拖动自动控制运行 1引言 随着科技日新月异的发展，机械自动化程度与生产水平达到了前所未有的高度，在当前的工业生产领域中，电力拖动自动控制系统得到了广泛的应用。电力拖动自动控制系统的优势在于：一方面可以保障自身系统安全稳定运行;另一方面可以满足企业机械生产要求。电力拖动系统可以很好的对电动机、各类继电器等原件进行保护，进而减少系统运行过程中故障发生概率。因此，研究电力拖动自动控制系统，提升其自动化程度，增强其安全性，完善其功能，对于企业而言是至关重要的。 2电力拖动系统自动控制原理及其设计 2.1电力拖动系统自动控制原理 操作人员在电力拖动控制系统运行过程中可以得到电动机各信息的反馈，例如电流反馈等。在电力拖动控制系统中，电气设备是实现机械自动控制的核心器件。计算机系统在此过程中的主要作用是显示信息显示、运行连锁、安全保护等信息，同时其也是电力拖动系统自动控制实现的唯一途径。
在计算机系统中，操作人员可以利用计算机根据实际生产需求实行不 同的自动控制方案。电力拖动自动控制主要是利用计算机完成逻辑计算、 功能模块化、编程等工作，然后为操作人员提供独立于机械设备的仪器驱 动程序，方便使用者可以较快的将程序与自己的系统进行对接测试，方便 编程。虽然电力拖动自动控制系统的各项参数及要求的设定“因人而异”。但从系统的本质来讲，系统构成的基本原理还是殊途同归的，即以计算机 为系统的集中控制中心，信号输入给计算机下达指令，信号输出执行指令。电力拖动自动控制系统计算机接收信号与输出信号的系统反应如图1所示。 2.2电力拖动自动控制系统方案的确定 在电力拖动自动控制设计方面，是否确定好方案与控制方式将会决定 整个设计能否成功。如果宏观方案是正确切实可行的，那么生产设备各项 指标达到要求的可能性才能得到保障。在设计时，即便出现某个控制环节 设计的错误，也可以通过不断改进与测试达到要求，但如果宏观方案一开 始就制定有问题，那么设计工作必须等到方案明确后重新开始。 学术领域认为，所谓电力拖动自动控制方案，其主要是依据不同的生 产工艺要求，例如根据运动要求、加工效率、零部件加工精度等条件来决 定电动机运行、类型、数量、传动方式等控制要求。最后将这些调研好的 工艺要求与控制要求相结合，作为电气控制原理图设计电器原件选择的重 要参考凭证。譬如说，在设计效率要求较高的加工机床时，拖动方式可以 随机变化，如可以使用直流拖动，也可以使用集中拖动等。确定好拖动方 案后，拖动电动机的数量以及各项参数也随之明了，控制方式的选择就是 控制要求的选择。 2.3电力拖动系统自动控制电动机的选择
可修改可编辑 教学单位电子电气工程系 学生学号200895014075 编号DQ2012DQ075 本科毕业设计 题目 学生姓名 专业名称 指导教师 2010年月日
电力电子电路典型环节的MATLAB仿真摘要:本文主要研究了电力电子电路典型环节的MATLAB仿真，首先介绍了MATLAB软件及其图形仿真界面Simulink的基础应用知识，然后介绍了用于电力电子仿真的SimPowerSystems中的各种模块库，完成了对整流电路、斩波电路典型环节的建模与仿真，并且给出了仿真结果波形。 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。 最后，本文对研究成果进行了总结，并提出了进一步改进建议。 关键词：Matlab/Simulink，仿真，整流电路，斩波电路
Abstract:This paper mainly studies the MATLAB simulation of the typical session to the power electronic circuit, This article first introduces the MATLAB software and the application of knowledge based on graphical interface Simulink simulation, and then introduced the various modules of SimPowerSystems library for the power electronic simulation, also completed Modeling and Simulation to the typical session of rectifier circuit and Chopper circuit, and show the results of the simulation waveform. Established various electric circuits through MATLAB/SIMULINK software the simulation model, and set the establishment to each module and the interior parameter of system, for example simulation algorithm, electronic device choice and electrical source peak-to-peak value and frequency and so on, finally realized simulation that the electric power electronics alternating-current circuit in MATLAB. Simulation result and theoretical analysis result consistent, has confirmed the simulation modelling validity and the accuracy. Finally, this paper summarizes the research results and makes suggestions for further improvement. Keywords:Matlab/Simulink , Simulation, Rectifier circuit, Chopper circuit
电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真课程设计 1. 课程目标 本课程的主要目标是介绍电力拖动自动控制系统的基本原理和MATLAB仿真的基本方法，通过课程设计使学生掌握电力拖动自动控制系统的设计和仿真方法，并能够理解其在实际生产中的应用。 2. 课程内容 2.1 电力拖动自动控制系统概述 本课程首先介绍电力拖动自动控制系统的基本概念和原理，包括控制系统的组成、控制对象、控制信号、控制器等方面的内容。 2.2 控制系统设计 在掌握电力拖动自动控制系统的基本概念和原理后，本课程将介绍控制系统的设计方法，包括控制系统的建模、控制器的设计以及系统的稳定性分析等方面的内容。 2.3 MATLAB仿真 本课程将介绍MATLAB仿真的基本方法和工具，包括MATLAB的编程语言、仿真器、图形用户界面等方面的内容。同时，将以电力拖动自动控制系统作为实例，演示如何使用MATLAB进行系统的仿真和分析。 2.4 课程设计 在完成理论部分的学习后，本课程将开展课程设计，要求学生使用所学知识，基于电力拖动自动控制系统的实际问题，完成系统的设计和仿真，并撰写课程设计报告。
3. 课程评估 课程评估将基于以下两个方面： 3.1 课程作业 课程作业将占总评估成绩的50%。作业内容包括理论学习笔记、仿真程序设计、课程设计报告等方面。学生需在规定时间内完成作业，按时提交。 3.2 期末考试 期末考试将占总评估成绩的50%。考试内容将涵盖课程的基本概念、原理和应用，要求学生能够熟练掌握所学知识并能够运用于问题解决。 4. 参考资料 本课程主要参考以下资料： •《电力拖动自动控制系统理论与实践》 •MATLAB官方文档 •《电力系统控制工程》 5. 总结 通过本课程的学习，学生能够掌握电力拖动自动控制系统的基本原理和MATLAB 仿真的基本方法，并能够独立完成系统的设计和仿真工作。同时，本课程还将培养学生分析问题、解决问题的能力，为其在实际工作中提供有力的支持。
单闭环直流调速系统仿真 直流电动机：型号为Z4-132-1，额定电压400N U =V ，额定电流52.2dN I =A ，额定转速为2610 r/min ，反电动势系数e C =0.1459 V ⋅ min/r ，允许过载倍数λ=1.5； PWM 变换器开关频率：8KHz ，放大系数：s K =107.5；(538/5=107.5)，直流母线电压为538V 。 电枢回路总电阻： 0.368R =Ω； 时间常数：电枢回路电磁时间常数l T =0.0144s ，电力拖动系统机电时间常数m T =0.18s ；转速反馈系数0.00383min/V s =⋅α(N n V /10≈)； 对应额定转速时的给定电压V U n 10*=。 （1） 在matlab/simulink 仿真平台下搭建系统仿真模型。其中PWM 变换器利用给出的 PWM 控制器模块和simulink/Powersystem 工具包中的功率封装模块搭建，不能直接利用传递函数建模。比例积分调节器进行积分和输出限幅，输出限幅值为+5和-5。 （2） 给出采用比例调节器（7p K =）、比例积分调节器（W ARS =1τ+τp s K s ）时（7=p K ，1107 =τ）空载起动到额定转速的转速波形，并就稳态静差和动态性能进行对比，分析说明原因。 （3） 给出采用比例积分调节器时（7p K =，1107 =τ）的转速、电流、电枢电压波形，分析 空载起动过程中电流过流原因，请给出解决过流问题的方法。 （4） 在4s 突加40%额定负载，给出仿真波形（包括转速、电流、转速调节器输出），并加 载过程中波形变化加以分析，比较加载前后稳态转速，说明原因。 第五版双闭环直流调速系统仿真 对例题4.8设计的双闭环系统进行设计和仿真分析,仿真时间10s 。具体要求如下： 在一个由PWM 变换器供电的转速、电流双闭环调速系统中，PWM 变换器的开关频率为8kHz 。已知电动机的额定数据为：60=N P kW , 220=N U V , 308=N I A , 1000=N n r/min , 电动势系数e C =0.196 V·min/r , 主回路总电阻R =0.1Ω,变换器的放大倍数s K =35。电磁时间常数l T =0.01s,机电时间常数m T =0.12s,电流反馈滤波时间常数i T 0=0.0025s,转速反馈滤波时间常数n T 0=0.015s 。额定转速时的给定电压(U n * )N =10V,调节器ASR ，ACR 饱和输出电压U im *=8V,U cm =8V 。
电力拖动课程体系革新论文 •相关推荐 电力拖动课程体系革新论文 “电力拖动”课程对机电专业人才培养的重要作用 电气传动类课程在机电专业中发挥着十分重要的作用，与其他课程有着密切的联系，在机电专业课程体系中起着承前启后的作用。学生通过学习该课程，一方面可以强化学生的电路基础知识，提升学生在电气技术方面的素养，锻炼学生的抽象思维能力与分析能力；另一方面，学生要掌握电机这种特殊机械装置，必须掌握磁路结构（铁芯）、电路结构（绕组）及电动机的运行特性，还要具备机械和力学知识。通过学习“电力拖动”课程，可以培养学生空间分析能力和构思能力。 高职机电类专业课程体系存在的问题 高职院校制定机电类专业教学计划过程中，参照了本科或专科院校机电类专业的“电力拖动”课程体系。如高职院校的自动化专业开设“电机与电力拖动”课程，数控、设备维修与管理、机电一体化专业开设“电机与电气控制技术”课程，这些课的先修课是“电路基础”、“电力电子技术”等，后续课是“可编程逻辑控制原理与应用”、“机电一体化系统与设计”等。高职院校机电类专业开设的“电机与电力拖动”、“电机与电气控制技术”课程内容主要又以电机学和电力拖动的传统内容为主。由此可见，高职机电类专业的课程体系、课程内容、教学顺序与普通大学机电类专业课程开设方式差异较小。这对高职机电类专业教学带来一定的问题。一方面，由于教学课时较少和教学内容繁多，学生很难熟练掌握电机与电力拖动的课程的主要内容；另一方面，课程体系中较少涉及电气传动方面的新技术，这不利于培养社会急缺的机电专业高端技能型人才。 高职“电力拖动”课程体系改革 在信息技术快速发展的背景下，如何改革高职“电力拖动”课程体系，仁者见仁，智者见智。笔者认为，要培养高端技能型机电专业
《电力拖动自动控制系统》课程实践报告--双闭环直流调速系统MATLAB仿真
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双闭环直流调速系统MATLAB仿真 摘要 转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。具有调速范围广、精度高、动态性能好和易于控制等优点，所以在电气传动系统中得到了广泛的应用。常用的电机调速系统有转速闭环控制系统和电流闭环控制系统，二者都可以在一定程度上克服开环系统造成的电动机静差率，但是不够理想。实际设计中常采用转速、电流双闭环控制系统，一般使电流环(ACR)作为控制系统的内环，转速环(ASR)作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。 关键词：直流双闭环调速系统电流调节器转速调节器 主电路原理图及其说明 主电路采用转速、电流双闭环调速系统，使电流环(ACR)作为控制系统的内环，转速环(ASR)作为控制系统的外环，以此来提高系统的动态和静态性能。二者串级连接，即把电流调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。从而改变电机的转速。通过电流和转速反馈电路来实现电动机无静差的运行。 仿真结构图 双闭环调速系统结构框图
仿真步骤 根据实验指导书给定数据，在MATLAB中的simulink环境中对系统进行仿真，总结构图2，转速环ASR如图3，电流环ACR如图4所示： 图 2总结构图 图3转速环ASR 图4电流环ACR
MATLAB 在电气中的应用 前言 Malab 的概述 MATLAB 是矩阵实验室（Matrix Laboratory ）的简称，和Mathematica 、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MA TLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。其功能特点如下： ●此高级语言可用于技术计算 ●此开发环境可对代码、文件和数据进行管理 ●交互式工具可以按迭代的方式探查、设计及求解问题 ●数学函数可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化以及数值积分等 ●二维和三维图形函数可用于可视化数据 ●各种工具可用于构建自定义的图形用户界面 ●各种函数可将基于MATLAB 的算法与外部应用程序和语言（如 C 、C++、F ortran 、Java 、COM 以及 Microsoft Excel ）集成 MATLAB 是重要的电气仿真软件，其功能十分强大，可以应用于电力电子、电力拖动控制系统、电力系统等课程中实际问题的仿真。 SIMULINK 基础 1.1 利用积分器实现微分方程求解 实验要求：假设从实际自然界（力学、电学、生态等）或社会中，抽象出有 初始状态为0的二阶微分方程 ， 是单位阶跃函数。本例演示如何用积分器直接构搭求解该微分方程的模型。二阶微分方程0.20.40.2()x x x u t '''++=，的微分方程的模型如图2所示，经过运行之后可得出仿真结果，如图3所示。
1.2 三相桥全控整流电路的仿真 在三相桥式全控整流电路中，设电源项电压为220V，整流变压器输出电压为100V（相电压），观察整流器在不同负载，不同触发角式整流器输出电压、电流波形，测量其平均值，并观察整流器交流侧电流波形和分析主要次谐波。 1.2.1电阻负载（R的值为5欧，α=30°） 设置模型参数如下： 电源参数设置：三相电源的电压峰值为220*sqrt（2），频率为50Hz，相位分别为0°，-120°，-240°。 整流变压器参数设置：一次绕组联结（winding 1 connection）选择Delta（D11），线电压为220*sqrt（3）=380V；二次绕组联结（winding 2 connection）选择Y，线电压为100*sqrt（3）=173V，在要求不高时变压器容量、互感等其他参数可以保持默认值不变。 同步变压器参数设置：一次绕组联结（winding 1 connection）选择Delta（D11），线电压为380V；二次绕组联结（winding 2 connection）选择Y，线电压为150V，其他参数可以保持默认值。
实验一 转速单闭环直流电机调速系统的性能研究 一、实验目的 1．验证电动机在理想空载状态下转速的调节过程 2．验证电动机在突然加上负载时转速的调节过程 3. 通过实验了解自控原理中关于控制器设计方法的重要性 二、实验原理 图1所示为本次实验所用的含PI 调节器的直流电机转速单闭环调速系统。采用教材例2-1给出的直流电机参数确定图中转速传感器、电机、电力电子装置的数学模型。 图1 含PI 调节器的直流电机转速单闭环调速系统 建立系统的仿真模型，通过对I dL 的控制来实现空载和负载的变换。PI 调节器的参数可根据经验调节，也可采用基于BODE 图的工程最佳设计方法设计。 三、实验步骤 1. 在Matlab 的Simulink 中构建图示的仿真模型。 系统的仿真图 2. 电机空载起动的仿真
按图2和图3所示分别设置给定值和负载电流的数值，并将仿真时间设置为1s。 图2 给定值模块图3 负载电流模块 点击仿真按钮，记录示波器中显示的转速和电流曲线。对于转速曲线，从上升时间（第一次达到稳态值的时间）、超调量、调节时间、振荡次数等方面对转速曲线进行分析，说明该控制系统的性能好坏，并写在实验报告上。 3. 仿真分析系统的抗扰动性能 双击图中的IdL模块，按照图4设置仿真模块的数值。仿真时间设置为1.5s。 图4 IdL模块的参数设置
点击仿真按钮，记录示波器中显示的转速和电流曲线。对于转速曲线，从转速降落（转速下降的最大值）、恢复时间、振荡次数等方便对转速曲线进行分析，说明该控制系统的抗扰动能力的好坏，并写在实验报告上。 4.验证基于BODE图的工程最佳设计方法的优越性 将下图中的比例环节和积分环节的参数重新设置为初始值1，IdL模块的值重新设置为0。现增加一个控制要求：要求系统没有超调量。请自行调节比例环节和积分环节的参数，将你认为性能已调节到最好的系统的输出曲线记录下来，并粘贴在实验报告上。仿真时间改回为原来的10s。 注意：如果输出曲线很快能接近稳态值，但有迟迟达不到稳态值，这种情况称为爬坡现象，这在自控系统中是不允许的。你可以用一个单独的示波器观察一下积分环节的输出，根据积分器的工作原理，想想这个问题应该怎么处理。 四.思考题 （1）观察空载起动时的电流曲线，结合例2-1给出的额定值，说明起动电流的最大值达到了额定值的多少倍？对于大中型电机，允许出现这种情况么？ （2）通过你自行调节参数时遇到的困难，谈谈你对根据自动控制理论设计系统参数的优越性的理解。
信息工程系电力拖动自动控制论文 题目: 基于SIMULINK的异步电机的建模与仿真 专业：电气工程及其自动化 班级：K0309414 学号：K030941410 学生姓名：蔡泉权 指导教师：耿东山 2012 年 6 月 1 日
基于SIMULINK的异步电机的建模与仿真 摘要利用MATLAB软件中的动态仿真工具SIMULINK，构建异步电机的仿真模型，并通过实验验证了所建电机模型的可行性、实用性。 关键词异步电机建模仿真MATLAB／SIMULINK 1 引言 随着电力电子技术的飞速进步和交流电机调速理论的不断深入。异步电机的应用日益广泛。然而异步电机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。通过坐标变换，可以消除瞬变过程中的周期性时变系统和降低方程的阶数，从而简化数学模型，基于这种观念，利用计算机仿真技术去建模既省时又直观。 本文采用异步电机基于两相静止坐标系下的数学模型，结合坐标变换，利用MATLAB软件中的动态仿真SIMULINK，建立异步电机的仿真模型。并通过实例进行实时仿真。 2 基于静止坐标系下异步电机数学模型 异步电机的数学建模方法是将三相电机转换成两相电机，按两相电机建模。2．1 电压矩阵方程 异步电机在两相静止坐标系中的电压矩阵方程为 式中，u α1，u β1 分别是异步电机在α、β轴上定子电压分量；u α2 ，u β2 分别 是异步电机在α、β轴上转子电压分量；i α1，i β1 分别是异步电机在α、β轴 上定子电流分量；i α2，i β2 分别是异步电机在α、β轴上转子电流分量；R 1 、R 2 分别为定、转子电阻；L 1、L 2 分别为定、转子电感；L m 为互感；s为微分算子； ω为转子角速度特别地，对于笼型电机转子侧电压为零。 2．2 三相－二相变换 三相对称静止绕组，通以三相平衡的正弦电流，产生合成磁动势，以同步转速旋转，则此三相称为三相静止坐标系。两相静止绕组，它们在空间互差90度电角度，且通入时间上互差90度的两相电流，也产生与上相同的磁动势，则把此两相称为两相静止坐标系。若它们的磁动势空间位置一致、幅值和转速相等，故可认为这两种坐标系等效。 三相－两相的转换矩阵如下：
河南理工大学万方科技学院 《电力电子及电机拖动控制系统的仿真》 课程论文 题目：直流电动机开环调速系统的仿真 姓名：高尚昆 班级：自动化1班 学号：1316306115
题目：直流电动机开环调速系统的仿真 摘要：本文分析了开环控制直流调速系统的控制器与被控对象的控制现象，以及开环控制系统对被控对象的控制的问题。同时给出解决减小扰动的控制方案。 MATLAB仿真在科学研究中的地位越来越高，如何利用MATLAB 仿真出理想的结果，关键在于如何准确的选择MATLAB的仿真。 本文就简单的开环直流调速系统的MATLAB仿真这个例子， 通过对MATLAB的仿真，得到不同的仿真结果。通过仿真结果的对比，对MATLAB的仿真进行研究。从而总结出如何在仿真过程中对MATLAB的仿真做到最优选择。 一、选题意义及研究价值 直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。在20世纪60年代，随着晶闸管的出现，现代电力电子和控制理论、计算机的结合促进了电力传动控制技术研究和应用的繁荣。晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。尽管目前交流调速的迅速发展，交流调速技术越趋成熟，以及交流电动机的经济性和易维护性，使交流调速广泛受到用户的欢迎。但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。现在的直流和交流调速装置都是数字化的，
使用的芯片和软件各有特点，但基本控制原理有其共性。 长期以来，仿真领域的研究重点是仿真模型的建立这一环节上，即在系统模型建立以后要设计一种算法。以使系统模型等为计算机所接受，然后再编制成计算机程序，并在计算机上运行。因此产生了各种仿真算法和仿真软件。 由于对模型建立和仿真实验研究较少，因此建模通常需要很长时间，同时仿真结果的分析也必须依赖有关专家，而对决策者缺乏直接的指导，这样就大大阻碍了仿真技术的推广应用。 MATLAB提供动态系统仿真工具Simulink，则是众多仿真软件中最强大、最优秀、最容易使用的一种。它有效的解决了以上仿真技术中的问题。在Simulink中，对系统进行建模将变的非常简单，而且仿真过程是交互的，因此可以很随意的改变仿真参数，并且立即可以得到修改后的结果。另外，使用MATLAB中的各种分析工具，还可以对仿真结果进行分析和可视化。 Simulink可以超越理想的线性模型去探索更为现实的非线性问题的模型，如现实世界中的摩擦、空气阻力、齿轮啮合等自然现象；它可以仿真到宏观的星体，至微观的分子原子，它可以建模和仿真的对象的类型广泛，可以是机械的、电子的等现实存在的实体，也可以是理想的系统，可仿真动态系统的复杂性可大可小，可以是连续的、离散的或混合型的。Simulink会使你的计算机成为一个实验室，用它可对各种现实中存在的、不存在的、甚至是相反的系统进行建模与仿真。
第一篇：Edison仿真软件在电工基础课教学中的应用 Edison仿真软件在电工基础课教学中的应用 范宏明 （酒泉工贸中等专业学校，甘肃酒泉735000） 摘要：《电工基础》是中等职业学校电工电子类专业的一门专业基础课程，具有很强的实践性。在教学中如果能积极创造条件使用Edison软件进行教学辅助，将会有效调动学生学习兴趣与积极性，提高教学质量，改善教学手段，丰富教学内容，提高课堂教学效果，而且对于培养学生的自主能力、创新能力、分析和解决问题的能力都起到了潜移默化的作用。 关键词Edison 仿真 辅助教学 《电工基础》是中等职业学校电工电子类专业的一门专业基础课程，具有很强的实践性。学习本门课程需要学生不但具备扎实的数学、物理方面的有相关理论知识，而且要求学生具备较强的抽象思维和严谨的推导能力。而从目前中职招生情况来看，所招收的学生大多数是来自初级中学的分流学生，他们不但学习基础、学习行为和习惯差，而且有相当一部分学生其数学和物理知识更是匮乏，这种现象我校更为普遍。学生的这一现状对《电工基础》课程传统教学模式提出了新的挑战。面对这一特殊群体，如何有效地开展教学，调动学生学习的兴趣与积极性，如何获得最佳的教学效果，成为课任教师亟需思考的问题。在教学中如果能积极创造条件使用Edison软件进行教学辅助，将会很好的解决上述问题。下面就Edison软件及其在教学过程中的应用作如下探讨： 一、Edison软件简介 Edison（爱迪生）由匈牙利DesignSoft公司推出的电子电路仿真分析、设计软件，是目前广为使用的教学软件，它为课任教师和学生创造了一个独特的全新学习环境。因为Edison的环境是以3D实体的零件造型，让初学者有置身于真实电路实验室的感觉，加上有趣的声、光效果，如在电路中有发光的灯泡，可以看到灯泡光线强弱的变化，又如电动机，可以看到其转动的快慢及方向，加上声音的配合，使初学者仿佛在游戏中学习，让初学者在不知不觉中学习电学知识，快速引导初学者进入电子学领域，从而引起初学者的兴趣，是师生的良师益友。同时，爱迪生可以做几十个电学方面的实验，既可以弥补实验仪器、元件少的不足又可避免仪器、元器件的损坏。在教学中如能充分合理地使用必将使教师的教学及学生的学习效率大大提高。 - 12电阻的彩色条形码也会自动地改变！|如果外加的电压太高灯泡就会烧毁！然而，一切都可以补救，使用修复功能可复原损坏了的元件并使电路工作。 电工基础课是一门实践性很强的课程，理论学习必须紧密地与实验结合起来。在理论课学习过程中,抽几节课讲解Edison画图及仿真的用法。在实验课中，结合实验进行仿真，先按实验电路图及实验要求在实验电路板对电路进行连接，然后根据实验步骤更改各元器件的参数，再对仪表测得的数据分次进行记载，最后根据实验数据总结验证实验结果。这样学生做实验的兴趣提高，信心加强，实验教学质量大大提高。
实验一 转速反馈控制（单闭环）直流调速系统仿真 一．实验目的 1．研究直流电动机调速系统在转速反馈控制下的工作。 2．研究直流调速系统中速度调节器ASR 的工作及其对系统响应特性的影响。 3. 观察转速反馈直流调速系统在给定阶跃输入下的转速响应。 二、实验设备 1．计算机； 2．模拟实验装置系统； 3．A/D & D/A 接口卡、扁平电缆（如下图所示）。 模拟实验装置系统 计算机 A/D & D/A 接口卡 总线槽 扁平电缆 三、实验原理 ● 直流电动机：额定电压 ， 额定电流 , 额定转速 ，电动机电势系数 ● 晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数 K s =44，滞后时间常数 T s =0.00167s 。 ● 电枢回路总电阻 R=1.0Ω ，电枢回路电磁时间常数T 1=0.00167s ，电力拖动系统机电时 间常数T m =0.075s 。 ● 转速反馈系数α=0.01 V ·min/r 。 ● 对应额定转速时的给定电压 图1 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图 四、实验内容 1. 仿真模型的建立 ⏹ 进入MATLAB ，单击MATLAB 命令窗口工具栏中的SIMULINK 图标， 220N U V =55dN I A =1000min N n r /=0.192min/e C V r =⋅* 10n U V =
图2 SIMULINK模块浏览器窗口 (1)打开模型编辑窗口：通过单击SIMULINK工具栏中新模型的图标或选择File→New→Model菜单项实现。 (2)复制相关模块：双击所需子模块库图标，则可打开它，以鼠标左键选中所需的子模块，拖入模型编辑窗口。 在本例中拖入模型编辑窗口的为：Source组中的Step模块；Math Operations组中的Sum 模块和Gain模块；Continuous组中的Transfer Fcn模块和Integrator模块；Sinks组中的Scope 模块； 图3 模型编辑窗口 (3)修改模块参数： 双击模块图案，则出现关于该图案的对话框，通过修改对话框内容来设定模块的参数。
电力拖动自动控制系统 ---Matlab仿真实验报告
实验一二极管单相整流电路 一．【实验目的】 1．通过对二极管单相整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识； 2．通过实验进一步加深理解二极管单向导通的特性。 图1-1 二极管单相整流电路仿真模型图 二．【实验步骤和内容】 1.仿真模型的建立 ①打开模型编辑窗口； ②复制相关模块； ③修改模块参数； ④模块连接； 2.仿真模型的运行 ①仿真过程的启动； ②仿真参数的设置； 3.观察整流输出电压、电流波形并作比较，如图1-2、1-3、1-4所示。
三．【实验总结】 由于负载为纯阻性，故输出电压与电流同相位，即波形相同，但幅值不等，如图1-4所示。 图1-2 整流电压输出波形图图1-3 整流电流输出波形图 图1-4 整形电压、电流输出波形图
实验二三相桥式半控整流电路 一．【实验目的】 1．通过对三相桥式半控整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识； 2．研究三相桥式半控整流电路整流的工作原理和全过程。 二．【实验步骤和内容】 1.仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块参数，模块连接。 2.仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置。 相应的参数设置： （1）交流电压源参数U=100 V，f=25 Hz，三相电源相位依次延迟120°。 （2）晶闸管参数 Rn=0.001 Ω，Lon=0.000 1 H，Vf=0 V，Rs=50 Ω，Cs=250e-6 F。 （3）负载参数R=10 Ω，L=0 H，C=inf。 （4）脉冲发生器的振幅为5 V，周期为0.04 s （即频率为25 Hz），脉冲宽度为2。 图2-1 三相桥式半控整流电路仿真模型图
1绪论 1.1课题研究背景及目的 1.1.1 研究背景 直流调速系统的主要优点在于调速围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能。在相当长时期，高性能的调速系统几乎都是直流调速系统。尽管如此，直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向和在恶劣环境下的不适应问题，同时制造大容量、高转速及高电压直流电动机也十分困难，这就限制了直流拖动系统的进一步发展。 交流电动机自1985年出现后，由于没有理想的调速方案，因而长期用于恒速拖动领域。20世纪70年代后，国际上解决了交流电动机调速方案中的关键问题，使得交流调速系统得到了迅速的发展，现在交流调速系统已逐步取代大部分直流调速系统。目前，交流调速已具备了宽调速围、高稳态精度、快动态响应、高工作效率以及可以四象限运行等优异特性，其稳、动态特性均可以与直流调速系统相媲美。 与直流调速系统相比，交流调速系统具有以下特点： （1）容量大； （2）转速高且耐高压； （3）交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小，且结构简单、经济可靠、惯性小； （4）交流电动机环境使用性强，坚固耐用，可以在十分恶劣的环境下使用； （5）高性能、高精度的新型交流拖动系统已达同直流拖动系统一样的性能指标； （6）交流调速系统能显著的节能；
从各方面看，交流调速系统最终将取代直流调速系统。 1.1.1研究目的 本课题主要运用MATLAB-SIMULINK软件中的交流电机库对交流电动机调速系统进行仿真，由仿真结果图直接认识交流系统的机械特性。本文重点对三相交流调压调速系统进行仿真研究，认识PID调节器参数的改变对系统性能的影响，认识该系统动态及静态性能的优劣及适用环境。 1.2 文献综述 在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。因此，调速技术一直是研究的热点[1][2]。而交流调速系统凭着其绝对的优势，最终必将取代直流调速系统[3]。近几年来，科学技术的迅速发展为交流调速技术的发展创造了极为有利的技术条件和物质基础。交流电动机的调速系统不但性能同直流电动机的性能一样，而且成本和维护费用比直流电动机系统更低，可靠性更高[4]。目前，国外先进的工业国家生产直流传动的装置基本呈下降趋势，交流变频调速装置的生产大幅度上升。在日本，1975年在调速领域，直流占80%，交流占20%；1985年交流占80%,直流占20％[5]。到目前为止，日本除了个别的地方还继续采用直流电机外，几乎所有的调速系统都采用变频装置[6][7]。 计算机仿真技术在交流调速系统的应用，使得对交流调速的性能分析和研究变的更为方便。传统的计算机仿真软件包用微分方程和差分方程建模，其直观性、灵活性差，编程量大，操作不便。随着一些大型的高性能的计算机仿真软件的出现，实现交流调速系统的实时仿真可以较容易地实现[8]。如：matlab软件已经能够在计算机中全过程地仿
异步电机矢量控制Matlab仿真实验1 异步电机动态模型推导 1.1 异步电机动态数学模型的性质 电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积得到感应电动势。无论是直流电动机，还是交流电动机均如此。交、直流电动机结构和工作原理的不同，至使表达式差异很大。 异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。 (1)变压变频调速时需要进行电压（或电流）和频率的协调控制，有电压（或电流）和频率两种独立的输入变量。在输出变量中，除转速外，磁通也是一个输出变量。因此异步电机是一个多变量（多输入多输出）系统。 (2)异步电动机无法单独对磁通进行控制，电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通产生感应电动势，在数学模型中含有两个变量的乘积项。因此即使不考虑磁路不饱和等因素，数学模型也是非线性的。 (3)三相异步电动机三相绕组存在交叉耦合，每个绕组都有各自的电磁惯性，再考虑运动系统的机电惯性，转速与转角的积分关系等，动态模型是一个高阶系统。 1.2 异步电动机的三相数学模型 1.2.1 异步电机三相数学模型的前提假设 在研究异步电机数学模型时，作如下的假设 (1)忽略空间谐波，三相绕组对称，产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布。 (2)忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的。 (3)忽略铁心损耗。 (4)不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。 无论异步电动机转子是绕线型还是笼型的，都可以等效成三相绕线转子，并折算到定子侧，折算后的定子和转子绕组匝数相等。异步电动机三相绕组可以是
Y连接，也可以是Δ连接。若三相绕组为Δ连接，可先用Δ—Y变换，等效为Y 连接。然后，按Y连接进行分析和设计。 三相异步电机的物理模型如下图1所示，定子三相绕组轴线A、B、C在空间是固定的，转子绕组轴线a、b、c随转子以角转速w旋转。 图1 三相异步电动机的物理模型 1.2.2 异步电机的三相动态模型的数学表达式 异步电动机的动态模型由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程组成。其中磁链方程和转矩方程为代数方程，电压方程和运动方程为微分方程。 (1)磁链方程 异步电动机每个绕组的磁链是它本身的自感磁链和其它绕组对它的互感磁链之和,因此，六个绕组的磁链可用下式表示： A AA A B A C Aa Ab Ac A B BA BB B C Ba Bb Bc B C CA CB CC Ca Cb Cc C a aA aB aC aa a b a c a b bA bB bC ba bb b c b c cA cB cC ca cb cc c L L L L L L i L L L L L L i L L L L L L i L L L L L L i L L L L L L i L L L L L L i ψ ψ ψ ψ ψ ψ ⎡⎤⎡⎤⎡⎤ ⎢⎥⎢⎥⎢⎥ ⎢⎥⎢⎥⎢⎥ ⎢⎥⎢⎥⎢⎥ = ⎢⎥⎢⎥⎢⎥ ⎢⎥⎢⎥⎢⎥ ⎢⎥⎢⎥⎢⎥ ⎢⎥⎢⎥⎢⎥ ⎢⎥⎢⎥⎢⎥ ⎣⎦⎣⎦⎣⎦ (1) 式中,,,,, A B C a b c i i i i i i是定子和转子相电流的瞬时值；