（精品）毕设-毕业论文(3)

图5.1 MATLAB工作界面

MATLAB是一个高级的矩阵阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序后再一起运行。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C++语言基础上的，因此语法特征与C++语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。

5.2 MATLAB仿真建模与波形分析

分别选取他励直流电动机直接启动电路、他励直流电动机电枢串联电阻启动电路与直流电动机软启动电路，利用MATLAB内的SIMULINK搭建模型进行仿真分析并对三种启动电路的仿真结果进行对比，通过对比来分析直流电动机软启动相对于他励直流电动机直接启动和他励直流电动机电枢串联电阻启动的优点有哪些。 5.2.1 他励直流电动机直接启动仿真

直流电动机在直接起动的时候，起动的瞬间电流会很大，大约可以达到额定电流的10到20倍，所以会对直流电动机产生非常大的冲击转矩，对直流电动机的磨损消耗很大，不利于直流电动机的使用。现在试用MATLABSIMULINK对他励直流电动机的直接启动的过程建立一个仿真模型，通过对仿真模型的分析得到他励直流电动机的直接启动电流的变化过程以及电磁转矩在启动时的变化过程。

图5.2 他励直流电动机直接起动仿真模型原理图

图5.2是他励直流电动机直接启动电路仿真图，他励直流电动机直接启动电路由直流电源模块、直流电动机模块、定时模块、开关模块等模块组成。其中直流电源模块有两个，分别为直流电动机电枢以及直流电动机励磁提供电源电压，直流电动机模块包括一个他励直流电动机，定时模块的作用为定时接通或断开电源的开关，开关模块为控制电路电源通断的模块。

各电路模块参数的设定如下:

（1）直流电动机模块: Preset model设置为：5HP 240V 1750RPM Field：300V； （2）直流电源模块:Amplotude(V)

设置为:240；

（3）定时模块: Time（s）设置为：[0 0.5]，Amplitude设置为：[0 1]； （4）开关模块：Threshold设置为：1000；

（5）其它模块采用默认设置。

设置仿真的开始时间为0s，结束时间为1s，采用Ode23tb算法。 MATLABSIMULINK仿真的结果如图5.3所示。

图 4 电机定子绕组串电抗降压启动电流、转矩波形

5.2.2 电动机软启动电路仿真

图 5是电机软启动电路仿真图 [ 7] , 由电源模块、电机模块、六脉冲触发模块、常量输入模块、有效测量模块、电压 流测量模块、示波器、晶闸管、回馈控制部分 (由选路器、放大器、阶跃信号模块、增益模块、信号求和模块组成 )组成。 模块参数设定: 1)电机模块: 5H P;

2)电源模块: ?? Peak amp litude??设置为 220* sqrt( 2) ; 3)常量输入模块: 设置为 11. 87(电机转矩 );

4)六脉冲触发模块: ?? Pulse w idth( degrees) ??设置为 10; ?? Frequency of synchron ization voltages??设置为 50; 5)其它模块采用默认设置。

设置仿真开始时间为 0s , 结束时间为 0. 5s , 采用 Ode23 tb算法。 S i m ulink仿真结果如图 6所示:

5.2.3 电动机软启动的优点分析

通过仿真波形和实时数字显示模块的读数可知: 串电抗器降压启动瞬间, 产生较大的冲击量 (其中电流约为稳定时的 5倍, 转矩为稳定时的 7倍 ),过程变化突然, 其中转矩出现两次变化。 软启动瞬间, 产生的冲击明显减弱 (电流约为稳定时的 3倍,转矩为稳定时的 4倍 ), 变化趋于平缓, 且转矩未出现两次变化, 有利于系统稳定和设备保护。

启动电流和启动转矩是体现异步电动机启动性能最重要的两个因素。 因此在电机的启动过程中,如何降低起动电流, 减小冲击成为电机启动控制的关键。 电动机软启动器以大功率双向晶闸管构成交流调压电路, 通过控制晶闸管的触发角来调节晶闸

管调压电路的输出电压, 很方便的实现了电动机的无触点降压软启动。 软启动器从本质上解决了传统启动设备存在一些固有的缺点, 具有传统启动方法无法比拟的优势。