直流电动机制动状态的Matlab仿真

随着Matlab7.2版的推出，其模拟环境Sim-ulink中间的电力系统工具箱(PowerSystemsTool-box)也升级到4.2版是广大电气工程师的福音.由于采用传统手段进行电路设计时，一般都是根据电路图，焊接成实际电路，进行调试，费时耗力.现在可以用了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.电力系统是电路和机电设备（如电机和发电机）的组合，因此该系统通常是非线性的。分析该系统的唯一方法是模拟它.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模拟模型，模拟使用Matlab中的Simulink环境允许通过拖放建立模型，不仅可以快速建立电路结构，还可以分析内部机械和控制部件之间的相互影响，反复调整参数，使整个系统处于最佳状态[1].1直流电机模拟模块电力系统工具箱中的直流电机模拟模块如图1所示，这个模块模拟了他励直流电机，包括电感La和电阻Ra以及串联反电动势E.如图2所示[2].图1直流电机模拟模块图2直流电机模拟模块内部结构E与电机转速成正比E=Ke(1)式中Ke为电压常数，他鼓励直流电机Ke与励磁电流相比IfKe=LafIf(2)式中Laf为互感常数.电磁扭矩Te与电枢电流成正比IaTe=KtIa(3)式中Kt扭矩常数等于电压常数.Te符号规定：Te>0为发电机模式，Te<0为电机模式.由电枢电路和励磁电路通过powerlib库中的模块组成，位于输入端的电枢电路A 和输出端A-之间,由RLC串联支路、可控电源和电流测量模块.位于输入端的励磁电路F 和输出端F-之间,由RL支路构成.直流电机的转速[3]由加载到转子上的净扭矩计算。.机械部分符合型(4)所表达的关系，Te=Jddt B sgnTL(4)直流电机有四种制动方式，即能耗制动、反接制动、倒拉反转和反馈制动.在制动状态下，将负载折合到电机轴上的阻力矩为3844.0N/m,折合到电机轴上的角速为=38rad/s,根据这些参数模拟电机的能耗制动和反接制动状态[4].3制动状态仿真实例选择powerlib将模块拖放到中间Simulink在模拟环境中，能耗制动模拟配置如图3所示，提前设置负载扭矩.开关1，2由定时器控制，电机启动时开关1关闭，2断开，电机驱动负载运行，然后同时断开开关1，关闭2，将电阻串入电机的电枢电路，电机进入能耗制动状态.改变串入电阻的大小，可以得到不同的模拟结果。当电阻为4时，模拟结果如图4所示.电机在第四象限A点稳定运行，扭矩接近3800.0N/m,转速接近-38rad/s(此时电机为反转)，可见串入电阻可满足实际要求[5].反向制动模拟配置如图5所示。当电机启动时，开关1关闭，2关闭。此时，电机驱动负载运行，然后同时关闭开关1。关闭2反向电源和电阻串入电机的电枢电路，电机进入反向制动状态.当反接电源为260时，可以通过改变反接电源和串入电阻的大小来获得不同的模拟结果V,当电阻值为3时，模拟结果如图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,可见串联的反接电源和电阻可满足要求[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中间的电力系统工具箱可以简单快捷地模仿电机的运行状态