基于Simulink的电机控制仿真分析

摘要：电机的功能可以将大自然所拥有的一次能源转化成更加便于人类利用的电能。电机稳态控制主要包括暂态和长期两种电压稳定问题，因此我们利用Simulink模块来对于电机控制过程中的电流分析，从而能够对其运行状态实现有效控制。

关键词：电机；控制；仿真 1 引言

电机的供电要求是让用户使用上质量可靠的电能,主要是指电压、频率和波形误差在一定的范围内,为了实现这个条件,就必须对于硬件进行严格的要求,同时在电机的运行当中加强管理,让其能够最大化的提升系统的电能使用效率,让电能质量更为合格。

2 电机稳定控制仿真原理

电机的传输能力和其功率稳定性有关系,我们通过采用短路速断以及励磁控制的方式来尽量的减少其暂态中存在的问题,同时电压稳定与可靠已经成为了电机工作的是否合格的关键条件,因此我们应当加强对其的重视,尽量的减少停电事故,如果发生功角失去稳定的情况,就可能导致暂态电压失稳,同时出现电压崩溃的情况,电压崩溃和很多因素有关,主要包括电动机的问题与变压器的问题等。IEEE对于电机电压稳定给出如下定义:电压稳定性就是在出现故障时,电机能够恢复其平衡状态的能力,不仅要保持主线的稳定,也要保持其他支线的问题,同时使得负荷能够正常运作。

3 电机仿真控制方法 3.1 控制原理

根据电机下的扰动,我们大小我们可将其分为小型和大型的扰动,小扰动稳定所指的是在负荷进行增加后,电机的所有组件能够维护原来的电压稳定的能力,而大扰动电压稳定,所表现的是整个电机出现崩溃、失去电机等严重问题时,所有主线可以让电能的质量保持稳定的能力,这个主要和电机的结构以及线路的运行情况有关系,需要建立具体的动态模型来分析。在电机的功角稳定的判断过程中,我们可以通过定量计算的方法来对其进行有效的分析,同时我们也应当认识到如果功角的稳定被打破,那么很大程度上都是由于无功平衡不稳定的原因,因此我们应当加强对无功功率的控制,使得暂态电压能够有效的保持稳定。 3.2 控制模块

Simulink和Stateflow可以自动生成可合成的VHDL和Verilog,进行电机方面的分析。Simpower System隶属于simulink环境,Simulink是MATLAB最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。Simulink验证和验证通过建模风格检查,需求可追溯性和模型覆盖率分析,实现对模型的系统验证和验证。Simulink Design Verifier使用正式的方法来识别设计错误,如整数溢出,除以零和死逻辑,并生成Simulink环境中的模型检查的测试用例场景。 3.3 控制效能检测方法

（1）传感器检测。旋转二极管非导通检测系统的检测方法较直接,但是电机长周期运行时,励磁机内部的高温对传感器的测量性能有较高要求,此时励磁机端部

的振动强烈,对旋转整流器非导通检测系统的二次侧回路接线要求高。根据以往的运行情况,传感器是这个系统的薄弱环节。传感器在机组长期运行情况下输出的信号受到影响,其波形会逐渐劣化畸变,因上述原因,我发电厂已发生多次系统误报警或误动。但在机组运行期无法对安装在励磁机内部的传感器进行更换处理。目前本厂采取的措施是将\"三取二\"的逻辑改为\"三取三\多增加一套控制板,利用两套控制板进行故障判断。定期分析传感探头在机组运行中的输出波形,当输出波形有劣化畸变趋势,可以及时更换,以防DNC系统的误判断。油污的渗入到接头处也会影响传感器信号的输出质量,增加维护的难度。加之因间隙小,传感器的安装工艺难度高,机组检修时,励磁机中的转子移动过程中探头易被损坏。除此之外,探头等备件需进口,供货不及时且价格高也是一大问题。

（2）负载电压畸变检测。分析仿真结果,我们可以得到这样的结论,当其中一相发生断路时,励磁电流会出现较小的畸变,负载电压也会出现一定的畸变,如果励磁电机的裕度较为充足的话,它可以为主体发动机来提供相关的电流,保障其正常运行,但是其畸变依然对电机造成了一系列的不利影响。 分析结果我们可以看出来,当两项都出现断路时,励磁机将不再对称运行,同时励磁电压的畸变程度将会更为严重,在每个周期内可能会出现两个畸变环节,但是我们通过电流可以看出,如果励磁机有一定的裕度,那么它仍然可以提供电流保证电机的正常运转。根据这样的结果我们可以看出来在二极管出现故障时,励磁电机依然可以正常工作,但是需要区分不同的环境,当一个二极管出现故障时就会进入单相的断路状态,两个出问题时就会编程两相断路,通过工程余量的设计我们可以让电机在出现故障时依然可以做到正常工作,可以额外提供一部分励磁电流。 利用matlab/simulink搭建起电机体系的仿真模式,对模式当中的组分于相应的电机情境中过电压状况予以探究。经由比较有无绕组、综合接地线维护下的电机过电压水平,有了绕组的存在能够管制励磁电压超标的状况,就绕组的电压同样可以维持于常规水准。

（3）谐波检测。通过对于励磁电机的谐波进行监测,我们可以判断励磁绕组是否出现故障,通过旋转二极管的电流等可以对于其短路、断路等问题进行探讨,这就要求我们必须做好对于其电路特征值的判断工作。 与之平行的导体不计其数,相应的阻抗参数与电容参数矩阵均突破14维,极其庞大的数目,极其繁复的建模剖许。以方便上述剖析地顺利开展,论文借助于把相应导线予以等效合并的办法,以就阻抗矩阵Z、导纳矩阵Y的维数予以缩减,让相应环节中的维数压低,由此方程的解能够更顺利地获得。改造前,原检测系统是励磁机的子系统,与励磁机共用电源、模拟量和开关量,并且一次侧回路也在励磁系统,改造项目在此基础上进行,新的检测系统主要有二极管故障检测装置、变送器和电流测量线圈组成,改造时将旋转二极管故障检测装置与变送器的电源均接入到励磁调解柜的直流电源上。 4 总结

通过利用软件仿真的方式，给出了电压稳定的处理办法，从而增强了电路运转的安全度,一并就当中涉及的电流予以分流,我们应当利用PG曲线使得系统的能量调配处于比较平衡的状态,实现安全可靠稳定的运行,同时对负荷和电机之间要进行一定的协调,使得经济效益最大,成本尽量降低,风险减少,使得系统的不确定性也降低,这样就可以采用更加可靠的模型,来实现整体的最优化控制。 参考文献

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作者简介：李志旭（1985-01），男，汉族，籍贯；四川绵阳，当前职务：技术主管，当前职称：工程师，学历：研究生，研究方向：控制工程