自动控制系统计算机仿真第8章

第8章电力系统工具箱及其应用实例SimPowerSystems需要在Simulink的环境下运行。SimPowerSystems可以对电路系统、电力电子系统、电机系统、电力传输系统等进行仿真。8.1SimPowerSystems(电力系统)模块集简介可以在Simulink库浏览器中直接打开SimPowerSystems模块集。在SimPowerSystems模块集中，有9个模块子集，每个模块子集又包括若干模块。8.1.1ElectricalSources（电源模块子集）包括ACCurrentSource（交流电流源）、ACVoltageSource（交流电压源）、ControlledCurrentSource（受控电流源）、ControlledVoltageSource（受控电压源）、DCVoltageSource（直流电压源）、Three-PhaseProgrammableSource（三相可编程电源）和Three-PhaseSource（三相电源）等7个模块。8.1.2Elements（电路元件模块子集）该模块子集包括Breaker(断路器)等29个模块。8.1.3Machines（电机模块子集）该模块子集包括16个模块。8.1.4Measurements（测量模块子集）该模块子集包括5个模块。8.1.5PowerElectronics（电力电子模块子集）该模块子集包括9个模块。8.2使用电力系统工具箱进行仿真的实例【例8-1】一台他励直流电动机电枢回路串接电阻起动，试用MATLAB/Simulink对其起动过程进行仿真。可以设置这台直流电机的各种参数起动器子系统仿真结果如图所示起动过程速度变化曲线电枢电流变化曲线【例8-2】对一台绕线转子异步电动机当转子串有电阻时的起动过程，试用MATLAB/Simulink进行建摸并且仿真。绕线转子异步电动机转子串接电阻运行仿真模型异步电机参数设置转子电流，转速和电磁转矩变化曲线【例8-3】基于MATLAB/SimPowerSystem建立一个晶闸管三相全控桥供电的他励直流电动机转速开环控制系统仿真模型。三相晶闸管整流桥模块参数设置直流电动机模块参数设置转速的时间响应曲线图电磁转矩随时间变化的曲线【例8-4】基于MATLAB/SimPowerSystem建立一个电流跟踪型PWM直流电机闭环调速系统的仿真模型。直流电机的参数如下：额定功率10KW、额定电枢电压240V、额定励磁电压240V、电枢电阻0.5Ω、电枢电感0.01H。直流电机模块设置直流电机闭环调速系统仿真结果【例8-5】基于MATLAB/SimPowerSystem建立一个状态反馈直流伺服系统的仿真模型。直流伺服电机为他励直流电机，其参数为：额定电枢电压；额定励磁电压；额定电枢电流；额定功率；电枢电阻；电枢电感；电动势系数；转矩系；折算到轴上的转动惯量，轴上的总负载转矩为N=240VUf=100VUN=16AIN=2.5kWPa=0.72ΩRa=0.005HLe=0.75V/(rad/s)KT=0.75Nm/AK2=0.06kgmJz=0.2ωT解直流电机的电枢回路电压方程式为aaaaead++ω=dILIRKut电机轴上的运动方程式为Tadω=-0.2ωdJKIt系统的状态空间表达式1122a320100=0-3.33312.5+00-150-144200xxxxuxx122=100xyxx建立一个判断系统能控性的m文件程序如下运行结果显示能控性矩阵满秩，系统为能控。不失一般性，不妨选择期望极点为：－51、－52和－53。计算状态反馈矩阵K直流电机模块设置转角的变化曲线转速的变化曲线电枢电流的变化曲线电磁转矩的变化曲线第8章结束