中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）
五、交流串级调速系统的仿真
（一）MATLAB简要介绍
MATLAB是一种科学计算软件。MATLAB是Matrix Laboratory（矩阵试验室）的缩写，这是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。
早期的MATLAB主要用于解决科学和工程的复杂数学计算问题。由于它使用方便、输入快捷、运算高效、适应科技人员的思维方式，并且有绘图功能，有用户自行扩展的空间，因此特别受到用户的欢迎，使它成为在科技界广为使用的软件，也是国内外高校教学和科学研究的常用软件。
MATLAB由美国Math works公司于1984年开始推出，历经升级，到2001年已经有了6.0版，现在MATLAB 6.1、6.5、7.0版都已相继面世。
MATLAB比较易学，它只有一种数据类型（即64位双精度二进制），一种标准的输入输出语句，它用解释方式工作，不需要编译。1993年出现了SIMULINK，这是基于框图的仿真平台，SIMULINK挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算，尤其是不断扩展的、内容丰富的模块库，为系统的仿真提供了极大的便利。在SIMULINK平台上，拖拉和连接典型的模块就可以绘制仿真对象的模型框图，并对模型进行仿真。在SIMULINK平台上，仿真模型的 可读性很强，这就避免了在MATLAB窗口使用MATLAB命令和函数仿真时，需要记忆大量的M函数的麻烦，对广大的工程技术人员来说，这无疑是好的福音，现在的MATLAB都同时捆绑了SIMULINK，MATLAB不再是单纯的“矩阵实验室”，已经成为了一个高级计算和仿真平台。 SIMULINK原本是为控制系统的仿真建立的工具箱，在使用中易编程、易拓展，SIMULINK原本是为控制系统的仿真建立的工具箱，在使用中易编程、易拓展， 从SIMULINK4.1版开始，有了电力系统模块库，该模块库主要由加拿大Hydro Quebec和TECSIM International公司共同开发。在SIMULINK环境下用电力系统模块库的模块，可以方便地进行RLC电路、电力电子电路、电机控制系统和电力系统的仿真。本设计中电力电子和电力拖动控制系统的仿真就是在MATLAB/SIMULINK环境下，主要使用电力系统模块库和SIMULINK两个模块库进行。通过电力电子电路和电机控制系统的仿真，不仅展示了MATLAB/SIMULINK的强大功能，并且可以学习控制系统仿真的方法和技巧，研究电路和系统的原理和性能。
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（二）晶闸管串级调速系统的建模与仿真
1系统的建模和参数设置 1）主电路的建摸和参数设置
晶闸管串级调速系统的主电路由三相对称交流电压源，绕线式交流异步电动机，二级管转子整流器，平波电抗器，晶闸管逆变器，逆变变压器，电机测试信号分配器等部分组成。图5.1是晶闸管串级调速系统除三相对称交流电源，电机信号分配器之外的主电路子系统仿真模型。图5.2是晶闸管串级调速系统主电路子系统接上同步触发脉冲器，测试信号分配器等模块后的仿真模型。
在图5.1和5.2的仿真模型中，同步脉冲触发器，电机测试信号分配器，平波电抗器，交流绕线式异步电动机的建模和参数设置在前面已讨论，此处主要讨论二级管转子整流器，晶闸管逆变器，逆变变压器的建模和参数设置问题。
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（1） 二级管转子整流器建模和参数设置。在三相电气子模块库中，找到“6脉冲二级管桥”模块，并将其标签为“转子整流桥”图5.3是“转子整流器”的参数设置情况。
（2） 晶闸管逆变器的建模和参数设置。同样在三相电气子模块库中，找到“6脉冲晶闸管桥”模块，并将其标签为“逆变桥”。图5.4是“晶闸管逆变器”的参数设置情况。
（3） 逆变变压器的建模和参数设置。还是在三相电气子模块库中，找到“YgY线性变压器”模块，并将其标签为“YgY逆变变压器”。图5.5是“逆变变压器”的参数设置情况。
将各模块按电气原理结构图所示的关系连接，就可得到上述仿真模型。 采用面向电气原理结构图方法构建的晶闸管串级调速系统的仿真模型如图5.6所示。其中的子系统由图5.2封装得到。
2）控制电路的建模和参数设置由图5.6可知，晶闸管串级调速系统的控制电路包括给定环节，速度调节器ASR，电流调节器ACR，三个限幅器，速度和电流反馈环节等。这些与双闭环直流调速系统的控制电路仿真模型没有什么区
别，同步脉冲触发器也一样。晶闸管串级调速系统比较复杂，为了得到较好的性能，在控制电路的参数设置时，需要进行多次试探加以摸索，进行参数优化。
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图5.6晶闸管串级调速系统的仿真模型
2系统的仿真参数设置
经仿真实验比较后，所选择的算法为ode15tb;仿真Start time设为0；Stop time设为10。
3 系统的仿真，仿真结果的输出及结果分析
由于版本的一些原因，器件仿真不能达到理想的要求，所以我用了传函模型进行了如图5.7所示的仿真，输出结果如图5.8所示。图5.8为晶闸管串级调速系统的给定转
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速，实际转速和负载转矩曲线。从仿真结果可以看出：在稳态时，仿真系统的实际转速能实现对给定转速的良好跟踪；在过度过程时，仿真系统的实际转速对阶跃给定信号的跟踪有一定的偏差，对斜坡给定信号的跟踪应该是比较不错的。另外。当负载转矩突降时，速度出现上升。但经过系统自身的调节，很快得到恢复。
图5.7传递函数的仿真模型
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