交流异步电动机软起动器的硬件设计(7)

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若大于等于零则D6位为1，否则为0。一直到D0，可得出转换结果。模拟量与数字量的对应关系见表4-3。

表4-3 模拟量数字量对应表

模拟量 数字量

0V 00H

1V 36H

2V 66H

3V ADH

4V CCH

5V FFH

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第5章 交流电机软启动系统仿真设计

5.1 Matlab/Simulink工具箱的简介

Matlab是墨西哥的一位计算机教授，为了减轻学生的编程负担发明的一种软件。大概在1992年，推出了Matlab的1.0版本，之后迅速的发展，作为一种商业化的软件后，更加受到大家的欢迎，因为它所能完成的功能很多很多，它可以进行矩阵运算、绘图、画曲线等。它还可以在各个行业工程中应用，比如控制工程、电气工程、通信工程等。这个软件是当代大学生学习必备的一种软件。根据资料查询，Matlab主要有两种方法来进行数值计算和模型仿真，分别是编写仿真程序和基于Matlab的Simulink仿真平台。编写程序需要用到Matlab特有的M语言，M语言有强大的矩阵运算能力，可以根据所要建立的模型进行程序的编写；Simulink是一种仿真平台，里面有一个很强大的元器件封装库，我们可以根据要求，直接拖拽器件，然后按照设定的线路，进行连接仿真。Simulink可以和M语言可以相结合，两者可以互相转化。本设计采用第二种方法进行仿真，基于Matlab的Simulink仿真。

Simulink和其它的动态仿真软件一样。它本身是采用分层结构仿真的，就是有几个大的系统联系在一起，但是大的系统里面还嵌套着许多子系统，复杂的仿真中，可能子系统中还包含子系统[12]。但是Simulink也可以应对复杂的仿真图，它可以将一些器件进行封装，建立一个大的系统。此工具的操作相对于简单，按照设定的电路图，可以直接从封装库中选取相应的模型，进行建模、仿真和分析。

本设计是异步电动机软启动的仿真，因为是电气专业，所以用到的器件一般都在电力系统仿真模块库。这个系统库是加拿大的一个公司研发的。现在社会上，各个学术方面，各个领域都用到这个万能的平台。

仿真的器件：本设计中有一部分模块可以直接拖拽，直接就可以使用。但是有的模块需要自己选型，连接在一起，并进行封装。简单的模块一般包括阶跃信号(Step)模块、传递函数模块、终止信号模块和示波器(Scope)模块等。以上都是可以直接使用的模块。但是本设计中好多模块需要从新设计。比如要用到三相电源，但是Simulink的封装库中，没直接的三相电源模块，所以采用单相电源，修改了相应的角度，来替代三相电源。软启动器需要进行封装，设计的是三组晶闸管，每组晶闸管的结构都是两对晶闸管反并联构成。

仿真的操作下面进行详细的解释：

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第一步，先打开Matlab软件。本设计中用的Matlab的版本是7.1版本的，这是最新的版本，功能较多，如图5-1所示，可以完成很多操作。

图5-1 Matlab用户界面

第二步，打开Simulink仿真的平台，创建新的仿真文件。可以看到图5-2中，Simulink有很多封装库，本设计中的好多模型，都是从这些封装库中直接拖拽出来，直接使用。但是有的不能直接使用，需要从新拼装和封装，形成新的子系统，来完成仿真。

图5-2 Simulink用户界面

第三步，将各个器件拖拽到新建的文档后，按照设计的电路，进行合理的连接，

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下图就是设计的一张半成品，如图5-3所示。里面的器件有单相电源，有三个。这样模拟的是三相电源。图5-3中还有调压系统，里面是晶闸管组成的。电机模块，这个是系统里可以直接搜寻到了，在器件出，搜寻AC Asynchronous motor，就可以出来相应的电机模型。在设计中学到一个比较常用的东西，那就是凡是电气的仿真模块里面，都有一个Powergui模块，它是电力系统分析工具。

图5-3 仿真用户界面

5.2 交流电机软启动系统仿真建模

本设计仿真的是三相交流异步电动机的软启动，为了能够更好的体现出设计的优点，又用Simulink仿真平台仿真了电机直接起动的模型。图5-4是直接起动的仿真，它的仿真比较简单，只有电源模块，电机模块，还有测量模块。图5-5为应用Simulink建立的异步交流电机软启动系统的仿真模型。这个模块的仿真是比较复杂的，不仅仅是单独的连接各个模块的问题，设计到这个调压的模块，需要正确的脉冲。在Simulink中，真正的开环和闭环函数是相当复杂的知识，本设计因为比较简单，所以用的是闭环的函数。它大概有以下几种模块，有电源模块，但是封装库中没有直接的三相电源模块。晶闸管模块，它是由三组反并联晶闸管构成的主回路；脉冲触发模块；电机模块，测量模块等。

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图5-4 直接起动的仿真模型

图5-5 软启动器系统仿真模型

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