SimPowerSystems模型仿真：单闭环直流脉宽PWM-M调速系统

在第3章已经示例建立过类似的模型。

【例13-3】 试用SimPowerSystems模型库模块，1）针对图13-30给定参数的直流电机，建立转速闭环直流脉宽PWM-M调速系统的仿真模型，要求电力电子器件采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT），驱动装置为脉宽调制PWM脉冲发生器；2）对模型进行仿真。解：1）对图13-30给出的直流电机，建立转速闭环直流脉宽PWM-M调速系统仿真模型，如第3章的sx2L0301.mdl，现改名为sx2L1303.mdl，如图13-31所示。

图13-30 给定参数的直流电机

图13-31 给定直流电机的转速闭环脉宽PWM-M调速系统仿真模型sx2L1303.mdl

2）仿真模型使用模块的提取路径与参数设置。

①仿真模型使用模块的提取路径。

直流电源DC240V　Simulink\SimPoweSystem\Electrical Sources\DC Voltage Source

直流电机DC Machine Simulink\SimPoweSystem\Machines\DC Machine

电压测量Ua Simulink\SimPoweSystem\Measurements\Voltage Measurement

选路器Selector Simulink\Simulink\Signal Routing\Selector

增益模块Gain Simulink\Commonly Used Blocks\Gain

示波器Scope Simulink\Simulink\Sinks\Scop

分路器Demux Simulink\Commonly Used Blocks\Demux(www.xing528.com)

代数求和模块Sum Simulink\Commonly Used Blocks\Sum

传递函数模块Transfer Fcn Simulink\Continuous\Transfer Fcn

常量模块Constant　Simulink\Commonly Used Blocks\Constant

多功能桥式整流电路Universal Bridge Simulink\SimPoweSystem\Power Electronics\Universal Bridge

脉宽调制PWM脉冲发生器

Simulink\SimPoweSystem\Power Electronics\Control Blocks\PWM Generator

②选路器Selector与Selector1参数设置如图13-32所示。

图13-32 选路器Selector与Selector1参数设置

③直流电压U_s=220V，U_f=220V。

④两组PWM发生器参数设置：Generator Mode发生器工作模式选择为单桥臂（1-arm bridge，2 pulses）、Carrier frequency（Hz）载波频率设置为1080Hz。

⑤多功能桥Universal Bridge参数设置：Number of bridge arms多功能整流桥模型桥臂的相数选为2，Snubber resistance Rs（Ohms）吸收电阻设置为1e5Ω，Snubber capacitance Cs（F）吸收电容设置为∞，Power Electronic device电力电子器件种类选设为MSFET/Diodes，Ron（Ohms）桥中电力电子器件内电阻设置为1e-3Ω。

3）转速调节器ASR的传递函数。

4）模型仿真及仿真结果。在仿真模型图13-31中，首先在主菜单【Simulation】下【Configuration Parameters】设置模型图参数里，选择算法Ode23tb，仿真时间1s，其他设置取默认值；再单击主菜单【Simulation】下的【Start】子菜单或按下工具栏中的【】按钮，即刻可对sx2L1303.mdl模型进行仿真，仿真波形如图13-33所示。图中波形自上而下为转速n、电枢电流I_a与电磁转矩T_e。由图可见，在恒定直流控制电压U_r作用下，拖动恒定负载，电机转速n从0逐步上升到100r/min稍超调，振荡一次后逐渐稳定到与控制电压相对应的100r/min速度上。本系统仿真所得单位阶跃响应性能非常优良。