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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。
matlab 永磁电机参数（原创版）目录1.引言2.永磁同步电机的参数设定3.利用 Matlab 对永磁同步电机进行仿真的方法4.永磁同步电机的在线参数辨识5.结论正文在现代工业控制领域，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称 PMSM）已经得到了广泛的应用。
由于其具有高精度、高动态性能和大范围调速或定位控制的特点，使得其在数控机床、机器人等高精度控制领域得到了广泛的应用。
而在使用永磁同步电机时，参数的设定和控制策略的选择至关重要。
本文将从永磁同步电机的参数设定、利用Matlab 进行仿真以及在线参数辨识等方面进行介绍。
首先，永磁同步电机的参数设定是关键。
在 Matlab 中，可以通过控制框图和仿真模型对电机的电流环、速度环和位置环等参数进行设定。
其中，电流环控制框图可以分解为单位负反馈，包括反馈环节的 f(s)1、h(s)1 和控制环节的 k(s)1 等参数。
同时，还需要设定控制频率和 PWM 频率等参数，以确保系统的稳定性和响应速度。
其次，利用 Matlab 对永磁同步电机进行仿真是研究和分析电机性能的重要手段。
通过建立电机的数学模型，并设置相应的参数，可以对电机在不同工况下的性能进行仿真。
此外，还可以利用 Matlab 的 Simulink 工具对电机的控制策略进行仿真和验证，以提高控制策略的性能和可靠性。
最后，永磁同步电机的在线参数辨识也是关键。
基于模型参考自适应（Model Reference Adaptive System，简称 MRAS）的永磁同步电机在线参数辨识方法，可以实时识别电机的电阻、电感和永磁磁链等参数，从而提高系统的精度和稳定性。
综上所述，合理设定永磁同步电机的参数，利用 Matlab 进行仿真以及在线参数辨识，对于提高永磁同步电机的性能和控制效果具有重要意义。
基于matlab永磁同步电机控制系统建模仿真方法摘要:永磁同步电机具有高效、高功率密度、低噪音等特点，在各种工业和民用应用中得到越来越广泛的应用。
本文基于matlab软件，建立了永磁同步电机控制系统的数学模型，并通过仿真验证了该模型的正确性。
在此基础上，分析了永磁同步电机控制系统的控制策略和参数调节方法，为实际应用提供了一定的参考。
关键词: matlab，永磁同步电机，控制系统，数学模型，仿真引言:永磁同步电机具有高效、高功率密度、低噪音等特点，在电动汽车、机器人、风力发电等领域得到越来越广泛的应用。
在永磁同步电机的控制中，控制系统的设计和参数调节是关键问题，直接影响永磁同步电机的性能和效率。
因此，建立永磁同步电机控制系统的数学模型，并进行仿真分析，对于实现永磁同步电机的精准控制和优化设计具有重要意义。
正文:1. 永磁同步电机的数学模型永磁同步电机的数学模型可以分为电磁模型和电路模型两部分。
其中，电磁模型描述永磁同步电机的电磁特性，电路模型描述永磁同步电机的电路特性。
永磁同步电机的电磁模型可以用矢量控制方法进行描述，电路模型可以用dq坐标系下的方程进行描述。
2. 永磁同步电机控制系统的设计永磁同步电机控制系统的设计包括控制策略和参数调节两个方面。
控制策略决定了永磁同步电机的运行方式和性能，参数调节则决定了控制系统的稳定性和精度。
控制策略一般分为开环控制和闭环控制两种。
开环控制适用于永磁同步电机的简单控制场合，例如启动、制动等。
闭环控制适用于永磁同步电机的高精度控制场合，例如速度、位置、力矩等。
参数调节方法主要有PID调节、自适应控制、模糊控制等。
PID调节是最常用的参数调节方法，适用于永磁同步电机的大多数控制场合。
自适应控制和模糊控制适用于永磁同步电机的非线性控制场合。
3. 基于matlab的永磁同步电机控制系统仿真基于matlab软件，可以快速建立永磁同步电机控制系统的数学模型，并进行仿真分析。
基于MATLAB的同步发电机组建模与仿真摘要随着电网的规模越来越大，电力系统的运行也随之越来越复杂。
同步发电机及其控制系统作为电源是电力系统中的重要组成部分，其性能对电力系统有着极大的影响，直接关系到系统的稳定运行。
为了使电力系统安全而经济地运行，我们必须对同步发电机组特性进行深入的研究。
而同步发电机组运行是一个相当复杂的过程，其动态特性随着机组的运行状态而不断变化，所以建立机组的模型并进行仿真研究是掌握发电机动态特性，评价其各个控制系统性能的有效手段，并且对工作人员的培训和研究将起到很大的作用。
同步发电机组模型的建立将涉及到机组的机理分析，有利于从理论建模中引出新的设计方法，为优化设计提供理论依据。
本文将对同步发电机及其励磁系统、调速系统的数学模型进行研究，利用MATLAB/Simulink搭建同步发电机组的仿真模型，建立单机无穷大系统，最后对模型进行仿真，并分析仿真结果。
关键词：电力系统；单机无穷大系统；MATLAB/Simulink；仿真；同步发电机组I华北电力大学本科毕业设计（论文）摘要SYNCHRONOUS GENERATOR UNIT MODELING AND SIMULATIONBASED ON MATLABAbstractWith the enlargement of the power grid scale, the operation of the power system is becoming more and more complex. As supply unit of the system, synchronous generator and its control system plays an important part in the power system. Their performance also imposes great influence to the power system and has a direct connection with the power system stability. In order to ensure the safe and economic operation of the power system, we shall do a profound research on the synchronous generator unit characteristics. However, the operation of the synchronous generator unit is a extremely complex process. Its dynamic characteristics are subject to the changing states of the unit operation. Therefore, it is efficient to build a unit model and do simulations research to acquire the dynamic characteristics of the unit, and evaluate the performance of each control system. This will also play a great role in the staff training and researches. The building of the synchronous generator unit model will involve the mechanic analysis of the unit, do favor to deduce new designing methods from theoretical model building and provide theoretical basis to the optimization design. In this paper the mathematical model of the synchronous generator and its excitation system, speed regulating system will be researched; the simulation model of synchronous generator unit will be built based on MATLAB/Simulink; a single-unit infinite system will be established; finally simulate the model and verify the accuracy of the model.Key Words:Power System; Single-unit Infinite System; MATLAB/Simulink;Simulation; Synchronous Generator UnitII华北电力大学本科毕业设计（论文）目录目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题背景和意义 (1)1.2 电力系统仿真发展现状 (1)1.3 本课题所完成的主要工作 (2)2 同步发电机组数学模型 (4)2.1 同步发电机数学模型 (4)2.1.1 同步发电机数学建模概述 (4)2.1.2 同步发电机基本方程 (4)2.1.3 同步发电机三阶模型 (4)2.1.4 单机无穷大系统 (7)2.2 励磁系统数学模型 (8)2.2.1 同步发电机励磁自动控制系统概述 (8)2.2.2 同步发电机励磁自动控制系统数学模型 (8)2.3 调速系统数学模型 (10)2.3.1 同步发电机组调速控制系统概述 (10)2.3.2 同步发电机调速系统数学模型 (11)3 基于MATLAB同步发电机组仿真 (12)3.1 MATLAB介绍 (12)3.1.1 MATLAB/Simulink (12)3.1.2 常用Simulink库模块 (13)3.2 同步发电机组仿真的初值计算 (14)3.3 同步发电机组仿真模型 (15)3.3.1 同步发电机模型 (16)3.3.2 同步发电机励磁自动控制系统仿真模型 (17)3.3.3 同步发电机调速系统仿真模型 (18)3.4 系统仿真及结果分析 (18)3.4.1 稳定运行 (19)3.4.2 系统电压突增或突降 (20)3.4.3 增加励磁系统给定电压 (21)3.4.4 增加调速系统给定功率 (23)i华北电力大学本科毕业设计（论文）目录3.4.5 三相突然短路 (24)4 结论与展望 (26)参考文献 (27)致谢 (28)ii华北电力大学本科毕业设计（论文）1 绪论1.1 课题背景和意义随着现代电力系统网络规模的不断扩大和电网电压等级的不断升高，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加。
摘要本文首先介绍了永磁同步电机的国内外发展状况，然后介绍了永磁同步电机的结构及原理，接着建立了永磁同步电机的数学模型，并在此基础上用MATLAB 进行了仿真，最后进行了仿真及仿真结果的分析。
永磁同步电机是具有非线性、强耦合性、时变性的系统，在运行过程中会受到负载扰动等多因素影响。
以往研究永磁同步电机的做法是在硬件上搭建一个平台进行模拟，但是这样在做实验中难免会造成一些损失，而且硬件上的反馈会比较长研究周期长。
目前在国内外关于永磁同步电机调速系统的研究现状上来讲，基于MATLAB环境下仿真模型的构建下进行研究，这可极大的缩短研究周期和研究成本。
在利用MATLAB仿真模型研究永磁同步电机时，我们可以把那些扰动因数做成模拟信号给予模型，这样可以准确的定性分析实验得出结论。
关键字：永磁同步电机，空间矢量调制，MATLAB仿真，数学模型。
ABSTRACTIn the first, this paper introduces the domestic and international development status of Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM), gives a explanation about its basictheory, structure. Then it builds a mathematical model, and uses MATLAB to simulate that model.The PMSM is a nonlinear, strong-coupling and time-varying system, so in the operation process, it will be influenced by many factors such asload disturbance. Therere, it is necessary to take action when researching the control method of PMSM. The former research method is setting up a platform on hardware to perform experimensbut it is undesirable, because it often cause some loss, and the feedback cycle is longer than research cycle. As fordomestic and international current situation on the research of PMSM, it is obvious that researching under the simulation model created by MATLAB could greatly reduce the cost and cycle of researchment. When using MATLAB to build simulation model on the research of PMSM, we can transform these disturbance factors into analog signal, making a qualitative analysis to draw conclusions from them.Keywords：PMSM, SVPWM, MATLAB simulation, mathmatical model目录摘要 (I)ABSTRACT .............................................. I I 目录............................................... I II 第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究的目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国内研究历史及现状 (2)1.2.2 国外研究现状及趋势 (2)1.3 本文的主要内容 (3)第二章永磁同步电机调速系统的结构和数学模型 (5)2.1 引言 (5)2.2 永磁同步电机调速系统的结构 (5)2.3 永磁同步电机调速系统的数学模型 (6)2.3.1 PMSM在ABC坐标系下的磁链和电压方程 (6)坐标系下的磁链和电压方程 (8)2.3.2 PMSM在02.3.3 PMSM在dq0坐标系下的磁链和电压方程 (9)2.4 永磁同步电机的控制策略 (11)2.5 本章小节 (12)第三章永磁同步电机矢量控制及空间矢量脉宽调制 (14)3.1 引言 (14)3.2 永磁同步电动机的矢量控制 (14)3.3 空间矢量脉宽调制概念 (15)3.4 SVPWM模块的建立 (17)3.5 本章小结 (23)第四章基于Matlab的永磁同步调速系统仿真模型的建立 (24)4.1 引言 (24)4.2 MATLAB软件的介绍 (24)4.3永磁同步电机调速系统整体模型的建立 (25)4.4仿真参数调试及结果分析 (28)4.5本章小结 (29)第五章总结与展望 (30)5.1全文总结 (30)参考文献 (31)致谢 (33)第一章绪论1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景随着电力电子技术、微电子技术和现代电机控制理论的发展，交流调速系统逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，交流调速系统应用越来越广泛。
matlab中关于永磁同步电机的仿真例子摘要：一、Matlab中永磁同步电机仿真概述二、永磁同步电机仿真模型建立1.参数设置2.控制器设计3.仿真结果分析三、SVPWM算法在永磁同步电机仿真中的应用四、案例演示：基于DSP28035的永磁同步电机伺服系统MATLAB仿真五、总结与展望正文：一、Matlab中永磁同步电机仿真概述Matlab是一款强大的数学软件，其在电机领域仿真中的应用广泛。
永磁同步电机（PMSM）作为一种高效、高性能的电机，其控制策略和性能分析在Matlab中得到了充分的体现。
利用Matlab进行永磁同步电机仿真，可以有效验证控制策略的正确性，优化电机参数，提高系统性能。
二、永磁同步电机仿真模型建立1.参数设置：在建立永磁同步电机仿真模型时，首先需要设定电机的各项参数，如电阻、电感、永磁体磁链等。
这些参数可以根据实际电机的设计值进行设置，以保证模型与实际电机的特性一致。
2.控制器设计：控制器的设计是电机仿真模型的核心部分。
常见的控制器设计包括矢量控制（也称为场导向控制，Field-Oriented Control, FOC）、直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）等。
在Matlab中，可以利用现有的工具箱（如PMSM T oolbox）方便地进行控制器的设计和仿真。
3.仿真结果分析：在完成控制器设计后，进行仿真实验。
通过观察电机的转速、电流、转矩等参数的变化，可以评估控制器的性能。
同时，可以利用Matlab的图像绘制功能，将仿真结果以图表的形式展示，便于进一步分析。
三、SVPWM算法在永磁同步电机仿真中的应用SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）是一种用于控制永磁同步电机的有效方法。
通过在Matlab中实现SVPWM算法，可以方便地对比不同控制策略的性能。
在仿真过程中，可以观察到SVPWM算法能够有效提高电机的转矩波动抑制能力，减小电流谐波含量，从而提高电机的运行效率。
matlab simulink 永磁同步电机概述及解释说明1. 引言1.1 概述在电力传动领域中，永磁同步电机已成为一种重要的电机类型。
相比于传统的感应电机和直流电机，永磁同步电机具有高效率、高功率密度和较低的维护成本等优势。
随着现代工业对能源效率和环境保护的日益重视，永磁同步电机在工业应用中得到了广泛的推广和应用。
本文将介绍永磁同步电机及其与Matlab Simulink的结合。
首先，我们将简要介绍Matlab Simulink软件以及其在工程领域中的应用。
接下来，我们将详细介绍永磁同步电机的基本原理、结构特点以及在工业中的实际应用情况。
然后，我们将重点讲解如何使用Matlab Simulink建模永磁同步电机，并通过仿真设计过程详解该方法的具体操作步骤。
最后，我们将分析仿真结果，评估永磁同步电机性能以及控制策略调整优化方法论述与解释。
1.2 文章结构本文共分为五个部分：引言、Matlab Simulink简介、永磁同步电机简介、Matlab Simulink建模永磁同步电机原理及方法解析以及结论与展望。
在引言部分，我们将概述本文的主要内容和结构安排，为读者提供一个整体的框架。
接下来的各个部分将逐一介绍Matlab Simulink软件、永磁同步电机以及它们之间的关联，并详细解释如何使用Matlab Simulink建模永磁同步电机以及评估其性能和优化控制策略。
最后，我们将总结全文观点并对未来永磁同步电机建模与控制策略设计进行展望。
1.3 目的本文的目的是介绍Matlab Simulink和永磁同步电机，并阐述它们之间的关系。
通过对Matlab Simulink建模永磁同步电机过程的详细解释，读者可以了解到使用该软件进行系统建模和仿真的好处，并且理解永磁同步电机在工业中的应用情况以及其优势和局限性。
此外，我们还将分享一些调整优化方法，帮助读者评估永磁同步电机性能并设计出更高效的控制策略。
通过本文的阅读，读者将对Matlab Simulink和永磁同步电机有更深入的了解，并对未来的相关研究和应用有所展望。
同步电机模型的MATLAB仿真摘要采用电力电子变频装置实现电压频率协调控制，改变了同步电机历来的恒速运行不能调速的面貌，使它和异步电机一样成为调速电机大家庭的一员。
本文针对同步电机中具有代表性的凸极机，在忽略了一部分对误差影响较小而使算法复杂度大大增加的因素（如谐波磁势等），对其内部电流、电压、磁通、磁链及转矩的相互关系进行了一系列定量分析，建立了简化的基于abc三相变量上的数学模型，并将其进行派克变换，转换成易于计算机控制的d/q坐标下的模型。
再使用MATLAB中用于仿真模拟系统的SIMULINK 对系统的各个部分进行封装及连接，系统总体分为电源、abc/dq转换器、电机内部模拟、控制反馈四个主要部分，并为其设计了专用的模块，同时对其中的一系列参数进行了配置。
系统启动仿真后，在经历了一开始的振荡后，各输出相对于输出时间的响应较稳定。
关键词：同步电机 d/q模型 MATLAB SIMULINK 仿真。
The Simulation Platform of Synchronous Machine by MATLABAbstract:The utilization of transducer realizes the control of voltage’s frequency. It changes the situation that Synchronous Machine is always running with constant speed. Just like Asynchronous Machine, Synchronous machine can also be viewed as a member of the timing machine. This thesis intends to aim at the typical salient pole machine in Synchronous Machine. Some quantitative analysis are made on relations of salient pole machine among current, voltage, flux, flux linkage and torque, under the condition that some factors such as harmonic electric potential are ignored. These factors have less influence on error but greatly increase complexity of arithmetic. Thus, simplified mathematic model is established on the basis of a, b, c three phase variables. By the Park transformation, this model is transformed to d, q model which, is easy to be controlled by computer. Simulink is used to masking and linking all the parts of the system. The system can be divided into four main parts, namely power system, abc/dq transformation, simulation model of the machine and feedback control. Special blocks are designed for the four parts and a series of parameters in these parts are configured. The results of simulation show that each output has a satisfactory response when there is disturbance.Key Words: Synchronous Machine Simulation d/q Model MATLAB SIMULINK目录第1章引言 (1)1.1引言 (1)1.2同步电机概述 (1)1.3系统仿真技术概述 (2)1.4仿真软件的发展状况与应用 (2)1.5MATLAB概述 (2)1.6S IMULINK概述 (4)1.7小结 (4)第2章同步电机基本原理 (6)2.1理想同步电机 (6)2.2ABC/DQ模型的建立 (6)第3章仿真系统总体设计 (10)3.1系统对象 (10)3.2系统分块 (10)3.3控制反馈环节 (11)第4章仿真系统详细设计 (13)4.1总体设计 (13)4.2具体设计 (13)4.3控制反馈环节 (16)第5章系统仿真运行 (17)5.1输出结果稳定情况 (17)5.2小结 (20)第6章结论 (21)第7章致谢 (22)参考文献 (23)第1章引言1.1引言世界工业进步的一个重要因素是过去几十年中工厂自动化的不断完善。
摘要采用电力电子变频装置实现电压频率协调控制，改变了同步电机历来的恒速运行不能调速的面貌，使它和异步电机一样成为调速电机大家庭的一员。
本文针对同步电机中具有代表性的凸极机，在忽略了一部分对误差影响较小而使算法复杂度大大增加的因素（如谐波磁势等），对其内部电流、电压、磁通、磁链及转矩的相互关系进行了一系列定量分析，建立了简化的基于abc三相变量上的数学模型，并将其进行派克变换，转换成易于计算机控制的d/q坐标下的模型。
再使用MATLAB中用于仿真模拟系统的SIMULINK对系统的各个部分进行封装及连接，系统总体分为电源、abc/dq转换器、电机内部模拟、控制反馈四个主要部分，并为其设计了专用的模块，同时对其中的一系列参数进行了配置。
系统启动仿真后，在经历了一开始的振荡后，各输出相对于输出时间的响应较稳定。
关键词：同步电机 d/q模型 MATLAB SIMULINK 仿真。
目录第1章引言 ........................................................................................................................................ - 1 - 1.1引言 (1)1.2同步电机概述 (1)1.3系统仿真技术概述 (2)1.4仿真软件的发展状况与应用 (2)1.5MATLAB概述 (2)1.6S IMULINK概述 (4)第2章同步电机基本原理 (5)2.1理想同步电机 (5)2.2 ABC/DQ模型的建立 (5)第3章仿真系统总体设计 (9)3.1系统对象 (9)3.2系统分块 (9)3.3控制反馈环节 (10)第4章仿真系统详细设计 (12)4.1总体设计 (12)4.2具体设计 (12)4.3控制反馈环节 (15)第5章系统仿真运行 (16)5.1输出结果稳定情况 (16)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)第1章引言1.1引言世界工业进步的一个重要因素是过去几十年中工厂自动化的不断完善。
摘要本文介绍了在Matlab/Simulink环境下利用同步电动机数学模型建立三相同步电动机通用仿真模型的方法。
同步电机是一种应用十分广泛的电机，目前世界上99％的电能是由同步发电机提供的，在船舶上同步发电机是船舶发电站中的主要设备，与异步电动机比较，有较大的过载能力，并能改善电网的功率因数。
本文将借助科学计算语言Matlab里的模块化动态仿真环境Simulink对同步电机的动态模型进行研究，根据同步电机的数学模型建立了基于Matlab/Simulink的同步电动机的通用动态仿真模型，模型主要由5部分组成：电压变换模块，计算电流部分，计算电磁转矩部分，计算转速部分以及计算定子电流部分。
然后通过电机参数的设置对电机进行动态的仿真，仿真结果证明了该方法的有效性,该模型具有通用性的特点，将其与基于矢量控制或直接转矩控制策略的逆变器相接就可以构成相应的同步电机调速系统，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了新的思路。
从本论文的完成过程可以看出仿真在电气工程分析与设计中的优越性。
仿真系统具有可控性和无损性的优点，通过对仿真参数的设定和结果的比较，对同步电动机做初步的仿真研究，这不仅为学习和研究提供了新的方法，也为工程实践提供了可靠的参考。
关键词：Matlab/Simulink 同步电动机仿真建模AbstractThis is introduced in Matlab / Simulink environment synchronous motor mathematical model used to establish three-phase synchronous motor generic simulation model.Synchronous motor is a very broad application of the motor ,the world's 99 percent of electricity is provided by the synchronous generators, and synchronous generator is the ship's main power station equipment, compared to the induction motor, synchronous generator has the greater load power and improved the power factor.This article will use the modular dynamic simulink in Matlab,according to the synchronous motor mathematical model set the Matlab / Simulink synchronous motor of the general dynamic simulation model, the model mainly by five-part: voltage transformation module, the calculation of the current ,the calculation of the electromagnetic torque, the calculation of speed and the calculation of the stator current. Then set the parameters by the electrical motor to simulation, and the reasonability and validity had been testified by the simulation results.The model has the characteristics of common use, and based on its vector control or direct torque control strategy phase grounding of the inverter can be a corresponding synchronous motor speed control system .The novel method offers a new platform for designing and debugging actual motors.By the completion of this paper it can be seen in electrical engineering simulation analysis and design is superiority.Simulation System is controllable and non-destructive of the merits, through the simulation parameters set and the results of the comparison, to do the initial simulation of the synchronous motor, not only forstudy and research to provide a new approach, as well as provide engineering practice a reliable referenceKeywords: Matlab/Simulink,Synchronous motor, simulation, modeling目录1 概述 (1)1.1 同步电机的类型 (2)1.2 交流同步电机和直流电机的比较 (3)1.3 同步电机和异步电机的比较 (4)1.4 仿真技术和仿真软件Matlab介绍 (4)2 同步电动机仿真模型的建立 (6)2.1 同步电动机的数学模型 (6)2.1.1 电压方程 (7)2.2.2 磁链方程 (7)2.2.3 运动方程 (10)2.2.4 转矩方程 (8)2.2 坐标变换 (8)2.2.1 静止坐标轴系 (9)2.2.2 旋转坐标轴系 (12)2.2.3 坐标变换的功率不变约束 (10)2.3 同步电动机在dq轴坐标系上的数学模型及标幺化 (14)3. 创建同步电动机Simulink仿真模型 (16)3.1 同步电机的状态方程 (16)3.2 坐标变换仿真模型 (17)3.3 DQ轴系电流计算仿真模型 (18)3.4 电磁转矩仿真模型 (19)3.5 定子电流计算仿真模型 (20)3.6 转速计算仿真模型 (18)4 同步电机模型simulink仿真分析 (19)4.1 同步电机的simulink模型仿真 (19)4.2 空载运行波形分析 (19)4.3 突加负载运行波形分析 (21)5 总结 (22)5.1 仿真过程遇到的困难及解决方法 (22)5.2 仿真的缺陷及改进措施 (23)参考文献 (26)基于Matlab/Simulink的同步电动机动态仿真1 概述同步电机的转速是由定子电流频率和电机极对数决定的，同步电机在电网固定频率供电条件下做恒速运行，同步电机的转子将以定子旋转磁场的转速同步旋转，故称为同步电机。
在工业、农业、交通运输、国防军事设施以及日常生活中广泛地应用着电机传动，以前在高性能要求的伺服控制场合，一般都采用直流电机作为执行元件。
这是因为直流电机的励磁绕组和电枢绕组是相互独立的，在磁场一定的条件下，电磁转矩和励磁电流与电枢电流的乘积成正比。
只要控制电枢电流，就能控制直流电机的电磁转矩，而且不存在时间滞后的影响。
由于直流电机调速方便，可以在大范围内实现无级调速，比较容易得到良好的动态性能，因此，早期的电力推进船舶大多选用直流电机作为推进电机。
但是直流电机的机械结构特性决定了直流电机需要接触式换向器来进行电流的换向。
不但结构复杂，价格昂贵，而且在运行过程中还容易产生电火花，加上换向器的机械强度不高，电刷容易磨损，大大增加了电机的维修工作量，这使得直流电机的应用范围受到很大的限制。
交流电机，特别是鼠笼式异步电动机，由于结构简单，制造方便，价格低廉，坚固耐用，惯量小，容易维护，运行可靠，可工作在恶劣的环境下等优点，在工农业领域得到了广泛的应用。
同步电动机具有电磁转矩纹波系数小，动态响应快，运行平稳、过载能力强等优点，非常适合在负载转矩变化较大的场合下使用；而且它的效率和功率因数都比较高，在轻载运行时节能效果比较明显，长期使用可以大幅度节省电能；另外同步电动机不仅体积较相同容量的异步电动机小，而且重量轻、结构多样化，应用范围比较广。
正是同步电动机突出的优点，使得其非常适合在船舶电力推进系统这种负载转矩变化较大，对空间要求比较高的场合，目前已经得到了人们越来越多的关注。
在1890年美国西屋电气公司利用尼古拉特斯拉的专利研制出第一台交流同步电机，此后的100多年，交流同步电机以其效率高、功率因数高且可以调节的优点，在工业生产、机械传动，特别是大功率传动中广泛应用。
2006 年, 淮南矿业集团引进ABB 公司7 套同步电动机直接转矩控制设备( ACS6000) , 用于矿井提升机传动。
主电机单机容量为4000kW, 定子电压为3150V。
目前,国内同步电动机直接转矩控制尚处于研究阶段。
同时, 研究同步电动拖动系统, MATLAB 仿真是一种重要的手段。
然而, MATLAB/SIMULINK 软件库中, 同步机模型为同步发电机( 永磁除外) 。
由于研究ACS6000 时, 同步电动机模型是基础, 所以本文在理论分析的基础上, 利用MATLAB/SIMULINK 软件, 建立了凸极同步电动机的仿真模型, 并对该模型的正确性和实用性进行验证。
1.1 同步电机的类型⑥交流同步电机主要有以下几种类型：1.转子直流激磁同步电机转子直流激磁同步电机与传统的同步电机相同，是交流同步电机最常见的类型。
转子直流激磁电流可由电力电子激磁装置通过集电环和电刷送到绕组中，也可以采用无刷激磁的方式，即在同步电机轴上安装一台交流发电机作为激磁电源，感应的交流电经过固定在轴上的整流器变换成直流电供给同步电机的激磁绕组。
激磁电流的调节可以通过控制交流激磁发电机的定子磁场来实现。
2.永磁同步电机永磁同步电机的转子一般采用稀土永磁材料做激磁磁极，永磁磁铁激磁使电机的体积和重量大大减少，而且永磁同步电机效率高，结构简单，维护方便，运行可靠。
