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(https://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。