基于matlab的同步发电机励磁系统仿真分析与调试
式中 TR 为时间常数， K R 为放大倍数。 2）综合放大单元：
在电子型调节器中试由运算放大器组成的，在电磁型调节器中则采用磁放大器， 其传递函数为:
K A
G A (s) = 1 + TA s
式中为 TA 放大器时间常数， K A 电压放大系数。 3 ）功率放大单元： 其传递函数为:
(4-19)
K z
G(s) = 1 + Tz s
(4-24)
式中 Tz =1/mf 为最大可能滞后时间常数(m为整流相数，f为电压频率); K Z 为整 流电路放大倍数。
3.2 励磁控制系统的传递函数[3]
求得励磁控制系统各单元的传递函数后，按上图3-1可以组成励磁系统的传递函数 框图，则同步发电机控制系统传递函数框图如图3-2。
放大单元 限幅
测量单元
图3-2 励磁控制系统传递函数方框图
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4 励磁控制系统的MATLAB仿真
4.1 励磁系统的仿真
典型的励磁控制系统稳定计算参数
[3]
如下:
T Td ' 0 = 8.38s, TE = 0.69s, TR = 0.04s, K E = 1, K G = 1, K A = 10 A = 0s,
由图3-2可以得到下图4-1励磁系统的传递函数模型框图
阶跃 输入
开环放大 限幅 励磁机 测量比较 发电机 示波器
4-1 励磁系统的传递函数模型框图
4.1.1 闭环传递函数 4.1.1.1 闭环传递函数模型
根据图4-1我们可以得到闭环传递函数模型框图4-2
1
8.38 放大单元
励磁机 发电机 测量单元 1
0.04
4-2 闭环传递函数模型框图
打开SMULILNK仿真环境：
( 1 )在Simulink窗口下的File菜单中选择New命令创建一个untitled空白文件窗口，保 存，命名为:bhhs.mdl。
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（2）根据励磁系统的闭环传递函数模型框图建立励磁系统的仿真模型。 （3）利用Simulink建立仿真模型后利用MATLAB程序：
[a,b,c,d]=linmod2('bhhs') s1=ss(a,b,c,d) s2=tf(s1)
可得系统闭环传递函数为:
4.1.1.2 求阶跃响应
输入MATLAB程序
1.729s + 43.24
s 3 + 26.57s 2 + 39.39s + 25.94
step(s2)
得到阶跃响应图4-3
4-3 阶跃响应
4.1.2 开环传递函数 4.1.2.1 开环传递函数模型
开环传递函数模型框图如下图4-4
图4-4 开环传递函数模型框图
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打开SMULILNK仿真环境：
( 1 )在Simulink窗口下的File菜单中选择New命令创建一个untitled空白文件窗口，保 存，命名为:khhs.mdl。
（2）根据励磁系统的闭环传递函数模型框图建立励磁系统的仿真模型。 （3）利用Simulink建立仿真模型后利用MATLAB程序：
[a,b,c,d]=linmod2('khhs') s1=ss(a,b,c,d) s2=tf(s1)
可得系统开环传递函数为：
4.324
s 3 + 26.57s 2 + 39.39s + 4.324
4.1.2.2 根轨迹图设计器
根轨迹设计器可以方便地调整并及时观看开环放大倍数对系统性能的影响，也可以 进行零、极点设计，另外还可以观看脉冲响应、Bode,、Nyquist图等，不足的是对励磁 系统稳定器(多环系统)的分析还是不方便。
在MATLAB 命令窗口键入：
n=[4.324];
d=conv(conv([1 0.12],[1 1.45]),[1 25]); s=tf(n,d); rltool(s)
打开根轨迹设计器如图4-5
图4-5 根轨迹图
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调节参数C(相当于改变开环放大倍数)，可以看到极点位置在移动、同时可以观察 阶跃响应的变化。
图4-6是C=1时的阶跃响应，系统是稳定的，但是调整时间太长，还是不符合要求。 图4-7是C =4.4时的阶跃响应图，系统是稳定的，但超调量等指标不符合要求。 图4-8是C= 43.2时的阶跃响应图，此时极点己到了复平面的右半部分，系统变得不 稳定了。
图4-6 C=1时的阶跃响应
图4-7 C=4.48时的阶跃响应
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