励磁控制系统的仿真

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。

辽宁工业大学电力系统自动化课程设计（论文）题目：励磁机励磁控制系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：电气工程及其自动化学号： 080303109学生姓名：常佳宁指导教师：（签字）起止时间：2014.12.15—2014.12.26课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程学院Array注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要在电力系统运行中，同步发电机的励磁系统对于维持发电机端电压、分配并列运行机组之间的无功分配、提高电力系统稳定性等方面起着重要的作用。

并且，励磁控制系统是同步发电机的一个重要组成部分，在保证电能质量、无功功率合理分配和提高电力系统运行的可靠性方面起着十分重要作用。

同步发电机励磁控制器是同步发电机控制系统的核心，本文采用了PID控制系统设计了100MW汽轮机组励磁机励磁控制系统，该系统是一个典型的反馈控制系统，PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

本设计进行了模糊自调整PID 控制设计，克服了传统PID 控制非线性差、对模型要求高的缺点,并深入进行了基于免疫算法的模糊PID 控制设计,把生物学中的细胞免疫原理用于模糊PID 控制器中，加强了控制器的自我校正能力，自适应能力，提高了控制精度和速度。

关键词：最优控制理论；励磁系统；仿真目录第1章绪论 (1)1.1励磁自动控制系统概况 (1)1.2本文设计内容 (1)第2章发电机励磁系统设计 (3)2.1励磁控制系统功能 (3)2.2励磁控制系统总体设计方案 (3)2.3励磁控制系统测量比较单元电路设计 (4)2.3.1电压的测量 (5)2.3.2比较整定 (5)2.3.3比较整定电路的整定 (6)第3章系统传递函数的建立 (7)3.1他励直流励磁机的传递函数建立 (7)3.2励磁器各单元的传递函数 (8)3.2.1 电压测量比较单元 (8)3.2.2 综合放大单元 (8)3.2.3 功率放大单元 (9)3.3励磁控制系统的传递函数 (9)3.4同步发电机的传递函数 (10)第4章PID控制与系统的仿真分析 (11)4.1系统仿真模型的设计.......................... 错误！未定义书签。

可控相复励无刷励磁系统仿真袁鹏;李红江;甄洪斌【摘要】相复励无刷励磁系统是船舶等移动电站中应用较为广泛的一种励磁装置,用于为同步发电机提供励磁功率、调节输出电压和控制无功分配.本文结合实际相复励无刷励磁系统,通过分析各个部分数学模型得出系统传递函数.针对不同工况下的仿真结果表明,所建立的模型能够较为准确地反映同步发电机的动态特性.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2010(030)003【总页数】5页(P22-26)【关键词】船舶电站;相复励;无刷励磁;仿真【作者】袁鹏;李红江;甄洪斌【作者单位】海军工程大学电气与信息工程学院,武汉,430033;海军工程大学电气与信息工程学院,武汉,430033;海军工程大学电气与信息工程学院,武汉,430033【正文语种】中文【中图分类】TM301.44励磁系统是同步发电机核心控制系统之一，用于提供励磁功率、调节输出电压、控制无功分配，对发电机动态行为具有很大的影响。

相复励无刷励磁系统是船舶等移动电站中应用较为广泛的一种励磁装置，但是 IEEE和中国励磁系统数学模型专家组发布的电力系统稳定计算励磁模型中并没有相应的建模[1,2]，本文参照其交流励磁模型，从各部件的工作原理出发，建立了系统传递函数。

根据实际发电机励磁调整步骤[3]，逐步整定模型参数。

最后通过突加突卸负载动态过程的仿真，验证了模型的准确性。

1 同步电机无刷励磁系统现代船舶电站同步发电机采用的相复励无刷励磁系统如图1所示。

发电机励磁绕组由励磁机旋转电枢经旋转整流器供给直流励磁电流；电压经复励阻抗jx移相后与电流互感器CT电流经相复励变压器 ZL电磁迭加，整流后送至励磁机的定子励磁绕组。

发电机端电压调整由AVR通过控制直流侧分流晶闸管的导通角实现。

无刷励磁系统最大的特点是采用转场式主发电机与转枢式励磁机相互配合，省去了电刷滑环。

相复励装置是目前广泛应用的按扰动补偿设计的励磁装置，其特点是励磁电流能随负载电流的大小和功率因数的变化作相应调节，抵消发电机电枢反应作用，维持端电压不变。

同步发电机励磁系统的PID控制仿真李昂【摘要】励磁系统是同步发电机的重要组成部分,也是一个典型的反馈控制系统,单纯按机端电压偏差进行的PID控制其阻尼特性较差,易产生低频振荡.本设计引入辅助控制环节一电力系统稳定器(PSS)增加正阻尼转矩,通过建立基于MATLAB/Simulink的典型单机-无穷大系统发电机励磁系统的仿真模型,模拟了同步发电机在短路等大扰动下暂态过程的运行特性,仿真结果表明该设计能够有效地提高系统的阻尼作用,改善发电机的运行特性,提高电力系统的动态稳定性.%Excitation system is an important part of synchronous generator, and it is also a typical feedhack control system,simply by terminal voltage deviation of the PID control the damping characteristics of poor, easy to produce low-frequency oscillations. The design of the introduction of auxiliary control unit-power system stabilizer (PSS) is to increase the damping torque, through established the simulation model on the PID control in excitation system of a typical single-machine infinitepower system based on MATLAB/Simulink, to simulate the synchronous generator's transient operating characteristics under large disturbance such as short-circuit fault, simulation results show that the design can improve the system damping and the generator operating characteristics, increase power system dynamic stahility.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(019)002【总页数】4页(P104-106,109)【关键词】同步发电机;励磁系统;PID控制;电力系统稳定器;MATLAB/Simulink 【作者】李昂【作者单位】陕西理工学院,电气工程系,陕西,汉中,723003【正文语种】中文【中图分类】TM921.5同步发电机是电力系统唯一的有功功率电源，也是重要的无功功率电源，其控制性能的好坏将直接决定电力系统的安全与稳定运行。