matlab 直流电动机反接制动,直流电动机制动状态的Matlab仿真

随着Matlab7.2版的推出,其仿真环境Sim-ulink中的电力系统工具箱(PowerSystemsTool-box)也升级到4.2版,这对于广大的电气工程师来说是一个福音.因为使用传统手段进行电路设计时,一般都是依据电路图,焊接成实际电路,再进行调试,费时耗力.而现在可以利用Matlab的电力系统工具箱对机电系统进行仿真,检验设计的系统是否满足实际需求,节省设计时间.电力系统是电路、机电设备(如电动机,发电机)的组合体,因此这种系统经常是非线性的,对这种系统进行分析的唯一办法是进行仿真.电力系统工具箱提供了这样一个现代化的设计分析工具,允许快速方便地建立仿真模型,仿真使用Matlab中的Simulink环境,允许通过拖放的方式建立模型,不仅可以快速建立电路结构,而且可以分析内部机械及控制部件之间的相互影响,反复调整参数使整个系统工作在最佳状态[1].1直流电动机仿真模块电力系统工具箱内直流电动机仿真模块如图1所示,这一模块仿真他励直流电动机,电枢电路包括电感La和电阻Ra以及串接的反电动势E.该模块的内部结构如图2所示[2].图1直流电动机仿真模块图2直流电动机仿真模块内部结构E与电动机转速成正比E=Ke(1)式中Ke为电压常数,他励直流电动机中Ke正比于励磁电流IfKe=LafIf(2)式中Laf为互感常数.电磁扭矩Te正比于电枢电流IaTe=KtIa(3)式中Kt为扭矩常数,扭矩常数等于电压常数.Te的符号规定:Te>0为发电机模式,Te<0为电动机模式.电枢电路和励磁电路由powerlib库中的模块组成,电枢电路位于输入端A+和输出端A-之间,由RLC支路、可控电源以及电流测量模块串接而成.励磁电路位于输入端F+和输出端F-之间,由RL支路构成.机械部分通过加载到转子上的净扭矩计算直流电机的转速[3].机械部分符合式(4)所表达的关系,Te=Jddt+B+sgnTL(4)2制动状态仿真参数直流电动机有4种制动方式,分别为能耗制动、反接制动、倒拉反转和回馈制动.设定在制动状态下,负载折合到电动机轴上的阻力矩为3844.0N/m,折合到电动机轴上的角速度为=38rad/s,依据这些参数分别对电动机的能耗制动和反接制动状态进行仿真[4].3制动状态仿真实例选择powerlib中的模块拖放到Simulink仿真环境中,构成能耗制动仿真配置如图3所示,预先设定负载扭矩的大小.开关1,2受定时器的控制,电机启动时开关1闭合,2断开,此时电机带动负载运行,然后同时断开开关1,闭合2,将一个电阻串入电动机的电枢电路,电动机进入能耗制动状态.改变串入阻值的大小,可以得到不同的仿真结果,当阻值为4时,仿真结果如图4所示.电动机稳定运行于第四象限的A点,扭矩接近3800.0N/m,转速接近-38rad/s(此刻电机为反转),可见串入的电阻可以满足实际要求[5].反接制动仿真配置如图5所示,电机启动时开关1闭合,2断开,此时电机带动负载运行,然后同时断开开关1,闭合2,将一个反接电源和一个电阻串入电动机的电枢电路,电动机进入反接制动状态.改变反接电源和串入阻值的大小,可以得到不同的仿真结果,当反接电源为260V,阻值为3时,得到仿真结果如图6所示.电动机稳定运行于第四象限的A点,扭矩接近3800.0N/m,转速接近-38rad/s,可见串入的反接电源和电阻可以满足要求[6].图3能耗制动仿真配置图4能耗制动仿真结果图5反接制动仿真配置图6反接制动仿真结果4结束语使用Matlab仿真环境Simulink中的电力系统工具箱,可以简便快捷地对电动机的运行状态进行仿