此平台必须运行在MATLAB7.0及以上版本

1、此平台必须运行在MATLAB7.0及以上版本！打开Myguimaininterface.fig，进入主界面。一、 数字仿真平台体系结构本数字仿真平台作为课程的辅助仿真实验工具，结合学生的实际需求情况，按照课程内容分成几个知识点单独设计，通过友好便捷的图形化界面，以供学生选择仿真环境。其功能结构示意图如图1所示。自行设计设计实例电力传动与自动控制系统仿真平台直流调速交流调速无环流可逆调速系统开环调速系统单闭环调速系统双闭环调速系统脉宽调速系统无刷电机永磁电机静止变流器变频调速图1数字仿真平台功能结构示意图从图1中可以看出，此数字仿真平台包括如下两大功能部分：自行设计 在这部分功能模块中，用户可以

2、根据自己需要重建一个新的文件（*.mdl），利用MATLAB的Simulink Library Browers中的Simulink以及SimPowerSystems工具可以创建自己的系统模型，进行仿真和分析。另外，本平台也提供了一个自行设计仿真环境，其中给出了对应于本课程所需的一些基本功能模块（如电感、显示器、速度反馈环、电流反馈环、六脉冲控制和产生子系统、晶体管桥子系统、交流电压系统等），它们的参数以及内部结构均可被修改，所以用户可以对其进行设计和编辑，搭建所需的仿真系统。设计实例在此功能模块中，用户可以选择事先给定的一些电力传动控制系统的实例模型，目前已经有7个仿真实例模型，如直流调速系统

3、包括开环、单闭环、双闭环、无环流可逆调速系统；交流调速系统包括脉宽调速、无刷电机、永磁电机、静止变流器、变频调速。并且直流调速部分中的开环、单闭环、双闭环调速系统又分为物理模型和传递函数模型两种可供选择。每种仿真模型下面都对应一个说明文件，介绍相关的基本信息，方便用户对给定系统模型的理解和修改分析。以上所有功能实现均是利用MATLAB的Simulink Library Browers中的Simulink以及SimPowerSystems工具，尤其是SimPowerSystems工具库中给出的一些基本模块（如电力电子器件、电机、电感、电容等）给本仿真平台的搭建提供了便利条件。二、数字仿真平台的功

4、能介绍仿真平台入口界面电力传动与自动控制系统仿真平台它是作为此数字仿真平台的入口图形界面，通过点击框中“电力传动与自动控制系统仿真平台”即可进入下仿真平台。如图2所示。图2电力传动与自动控制系统仿真平台主界面由入口界面可以进入到这个主仿真界面，其中给出了需要进行自行设计和设计实例的选择项。如图3所示。图3自行设计界面通过选择在主仿真界面中的自行设计对应的“进入自行设计界面”框就进入自行设计界面。用户可以根据自己的需要或者重新选择MATLAB的Simulink中的模块搭建自己的系统或者利用所给出的一些基本系统模块搭建一个仿真系统模型。如图4所示。 图4设计实例界面通过选择设计实例所对应的多选框内

5、的选项来选择要进行仿真的实例模型，其中又分为直流调速和交流调速。直流调速包括：开环调速、单闭环调速、双闭环调速、无环流可逆调速系统模型；交流调速包括：脉宽调速、无刷电机、永磁电机、静止变流器、变频调速系统模型。用户只要点击各项前面对应的选择按钮即可，调出相应的系统模型。对于直流调速系统来说，又分为用传递函数描述的系统模型和物理模型，并且每项下面都对应相关系统的说明，介绍了对应仿真实例系统的基本信息。如图5所示。开环调速系统双闭环调速系统脉宽调速无刷电机图5 设计实例项选择界面以上所有功能操作的友好的图形界面是利用MATLAB的GUI图形界面工具来实现的。本仿真平台具有友好的人机接口界面，只要选

6、择或者点击按钮就可进入相应的仿真环境，进行相应仿真和分析。对于给定的设计实例，用户可以对其参数进行修改，以分析参数变化对系统性能的影响情况。每项对应的说明给用户提供必要的系统基本信息的介绍，有利于用户对系统的理解和修改、分析等，具有重要的指导作用。三、数字仿真平台的实例仿真下面就双闭环直流调速系统给定实例仿真的操作和分析。首先在主仿真界面上选择“直流调速”选择框中的“双闭环调速系统”下的“物理模型”和“传递函数”两个选项前的选择按钮即可弹出分别对应的仿真实例模型。如图6（a）所示。双闭环直流调速系统的传递函数与物理模型对应于物理模型的基本信息说明然后“Simulation”下拉菜单中选择“St

7、art”，或者直接在仿真模型窗口的上面的工具条上点击“”即可启动系统运行。下图7中给出了对应与图6中两个仿真系统的部分仿真结果。图6（a）是对应于传递函数模型的电动机转速与电枢电流的曲线；图6（b）是物理模型对应的图6（a） 图6（b）其他几个实例仿真模型均可类似操作，并得到各自的仿真结果。另外，用户可以根据实际需要，修改系统中的参数，并添加所需的观测器等，来得到所关心的结果和图形。四、电力传动与自动控制系统仿真平台中的各模块调用程序说明进入自行设计界面的PushButton：mydesign.m(由mydesign.fig生成的)开环调速系统中，(1)物理模型：Dcmotor_opencir

8、cuitfff.mdl，Dcmotor_opencircuitff.mdl 说明：Dcmotor_opencircuitfff_demo.m(由mydesign.fig生成的) (2)传递函数： StaticErr_nocloseloop.mdl 说明：StaticErr_nocloseloop_demo.m(由mydesign.fig生成的) （3）传递函数（干扰）：StaticErr_nocloseloop_sevaDist.mdl 说明：StaticErr_nocloseloop_sevaDist_demo(由mydesign.fig生成的)仿真目的：了解晶闸管直流调速系统的组成。熟悉直

9、流调速系统的各组成模块的基本功能和结构。得出不同负载下的转速变化情况（如空载、额定负载、负载变化下的情况等）。参数说明：物理模型：电机参数：额定电压Ue=220V，额定电流Ie=305A，额定转速ne=1000r/min，电动机转动惯量：J=0.57kg.m2，电枢电阻Ra=0.0656，电枢电感La=0.0014H，电枢绕组和励磁绕组互感Laf=0.764H，Uf=220V，If=1.5A。电机负载TL可有三种形式：恒定负载、不断增长的负载、先空载再变化的负载。晶闸管组由6脉冲触发器来触发。单闭环调速系统中，(1)物理模型：Dcmotor_withspeedloopfff.mdl 说明：Dc

10、motor_withspeedloopfff_demo.m(由mydesign.fig生成的)仿真目的：研究晶闸管直流电动机调速系统在反馈控制下的工作。研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统静特性的影响。学习反馈控制系统的调试技术。物理模型1：电机参数：额定电压Ue=220V，额定电流Ie=305A，额定转速ne=1000r/min，电动机转动惯量：J=0.57kg.m2，电枢电阻Ra=0.0656，电枢电感La=0.0014H，电枢绕组和励磁绕组互感Laf=0.764H，Uf=220V，If=1.5A。三相可控晶闸管，Ks=44，晶闸管组由6脉冲触发器来触发。电机负载TL可有三种

11、形式：恒定负载、不断增长的负载、先空载再变化的负载。比例速度调节：=0.01，放大倍数Kn=46，上下限：10，给定电压Ug=10V。PI速度调节器：=0.01，on=0.01s，Kn=11.7，n =0.08658, 上下限：10，给定电压Ug=12V。比例速度调节：=0.01，放大倍数Kn=46，上下限：10，给定电压Ug=10V。PI速度调节器：=0.01，=0.01s，Kn=11.7，=0.08658, 上下限：10，给定电压Ug=12V。物理模型2：电机参数：额定电压Ue=220V，额定电流Ie=55A，额定转速ne=1000r/min，飞轮惯量：GD2=10N.m2，电枢电阻Ra=

12、0.0656，电枢电感La=0.0014H，电枢绕组和励磁绕组互感Laf=0.764H，Uf=220V，If=1.5A。三相可控晶闸管，Ks=44，Rv-m=1.0，晶闸管组由6脉冲触发器来触发。测速发电机为永磁电机，23.1W，110V，21A，1900r/min, 电机负载TL可有三种形式：恒定负载、不断增长的负载、先空载再变化的负载。比例速度调节：=0.01158，放大倍数Kn=20.14，上下限：10，给定电压Ug=12V。PI速度调节器：=0.01158，on =0.01s，Kn=11.7，n =0.08658, 上下限：10，给定电压Ug=12V。比例速度调节：=0.01158，放

13、大倍数Kn=20.14，上下限：10，给定电压Ug=12V。PI速度调节器：=0.01158，=0.01s，Kn=11.7，=0.08658, 上下限：10，给定电压Ug=12V。 (2)传递函数： StaticErr_withcloseloop.mdl 说明：StaticErr_withcloseloop_demo.m(由mydesign.fig生成的)双闭环调速系统中，(1)物理模型：Dcmotor_doubleloopfff.mdl 说明：Dcmotor_doubleloopfff_demo.m(由mydesign.fig生成的)仿真目的：了解双闭环不可逆直流调速系统的原理、组成及各主要

14、单元部件的原理。掌握双闭环不可逆直流调速系统的调试步骤、方法及参数的整定。观察和分析系统的动态特性波形。物理模型1：电机参数：额定电压Ue=220V，额定电流Ie=136A，额定转速ne=1460r/min，电动机转动惯量：J=0.57kg.m2，电枢电阻Ra=0.2，电枢电感La=0.0002H，电枢绕组和励磁绕组互感Laf=0.84H，Uf=220V，If=1.5A。三相可控晶闸管，Ks=44，晶闸管组由6脉冲触发器来触发。电机负载TL可有三种形式：恒定负载、不断增长的负载、先空载再变化的负载。PI速度调节器：=0.01，on =0.01s，Kn=11.7，n =0.08658, 上下限：

15、12，给定电压Ug=10V。PI电流调节器：=0.05，oi =0.02s，Ki=135.1，i =4, 上下限：10。物理模型2：电机参数：额定电压Ue=220V，额定电流Ie=55A，额定转速ne=1000r/min，飞轮惯量：GD2=10N.m2，电枢电阻Ra=0.0656，电枢电感La=0.0014H，电枢绕组和励磁绕组互感Laf=0.764H，Uf=220V，If=1.5A。三相可控晶闸管，Ks=44，Rv-m=1.0，晶闸管组由6脉冲触发器来触发。测速发电机为永磁电机，23.1W，110V，21A，1900r/min, 电机负载TL可有三种形式：恒定负载、不断增长的负载、先空载再变

16、化的负载。PI速度调节器：=0.01158，on =0.01s，Kn=11.7，n =0.08658, 上下限：12，给定电压Ug=12V。PI电流调节器：=0.05，oi =0.02s，Ki=135.1，i =4, 上下限：10。 (2)传递函数： doubleloop_DC.mdl 说明：doubleloop_DC_demo.m(由mydesign.fig生成的)无环流可逆调速系统中，(1)物理模型：dc4_modified2.mdl 说明：dc4_modified2_demo.m(由mydesign.fig生成的)仿真目的：了解并熟悉逻辑无环流可逆直流调速系统的原理和组成。掌握各控制单元

17、的原理、作用及调试方法。掌握逻辑无环流可逆调速系统的调试步骤和方法。了解逻辑无环流可逆调速系统的静特性和动态特性。物理模型：电机参数：额定电压Ue=400V，额定电流Ie=50A，额定转速ne=1184r/min，电动机转动惯量：J=20kg.m2，电枢电阻Ra=0.076，电枢电感La=0.00157H，电枢绕组和励磁绕组互感Laf=3.32H，Uf=310V，Rf=310，Bm=0.32。脉宽调速系统中(1)物理模型：DCmotor_1phPWM_IGBT.mdl 说明：DCmotor_1phPWM_IGBT_demo.m(由mydesign.fig生成的)物理模型：电机参数：选择额定电压

18、Ue=240V，额定转速ne=1750r/min，额定励磁电压Ee=300V。无刷电机中(1)物理模型：power_brushlessDCmotor.mdl 说明：power_brushlessDCmotor _demo.m(由mydesign.fig生成的)仿真目的：掌握方波无刷直流电动机（BLDCM）的组成、工作原理及性能特点。熟悉方波无刷直流电动机调速系统的实验研究方法。永磁电机参数：额定电压Ue=100V，额定转速ne=1000r/min定子电阻Rs=2.875，定子电感Ls=8.510-3H，磁链=0.175H。PI速度调节器： Kpn=0.013，Kin =16.61, 上下限：500。永磁电机中(1)物理模型：power_pmmotorfedbyPWMinverter.mdl 说明：power_pmmotorfedbyPWMinverter_demo.m(由mydesign.fig生成的)仿真目的：掌握正弦波永磁直流电动机的组成、工作原理及性能特点。掌握正弦波永磁直流电动机调速系统的实验研究方法。物理模型：永磁电机参数：额定电