Simulink电机制动仿真----能耗制动
小树不修不直溜，人不学习哏揪揪！总结前两次Simulink三相电机仿真经验，此次本小学生决定尝试仿真三相电机制动的另一种方法，即能耗制动方法的仿真，查阅了一些相关资料，通过不断调整仿真参数与设置，成功实现了对三相异步电机的能耗制动仿真，特总结此文，以留纪念，望大神指点！
三相异步电机能耗制动
在异步电动机处于运行状态时，断开接入的三相交流电源，于此同时将直流电源接入定子的任意两相，此时电动机就进入了能耗制动状态。其主要过程如下：开始制动时，先断开三相电源开关，切断电机的交流电源，这时转子由于惯性，转子仍旧沿原方向惯性运转；同时，向电机的两相定子绕组通入直流电，使得定子中产生一个恒定的静止磁场，此时惯性运转的转子因切割磁力线而在转子绕组中产生感应电流，又因为受到静止磁场的作用，产生电磁转矩，恰好和电机的转向相反，使得电机受到制动作用停止转动。由于此方法是在定子绕组中通入直流电来消耗转子惯性运转的动能来制动电机的，所以称为能耗制动。
能耗制动方法的优点在于制动准确平稳，并且能量消耗较小。缺点则在于需要增加直流电源装置，设备费用较大，制动力较弱。因此，能耗制动通常用于要求制动准确、平稳的场合。
三相电机能耗制动仿真
通过对能耗制动原理的分析，能耗制动与反接制动相对比，即是在断开三相交流电源时，同时接入电机的能量不同。能耗制动从仿真构思角度来看，因为有了前面的学习的基础，能耗制动仿真首先在直接启动仿真的基础上，主回路中与反接制动仿真相似，添加三相断路器模块作为切断三相电源的开关。添加主要的能量输入电路，由直流电源模块、限流电阻、短路器组成，接入两相电路，仿真程序效果如图1所示。
图1 能耗制动仿真
（1）三相电源模块：仍然选用3个AC Voltage Source模块，如图2所示，三个模块的参数设置如图3所示，峰值均为380V，频率均为50Hz，相位相差120度。
图2 三相电源模块
图3 三相电源参数设定
（2）三相断路器模块：三相断路器Three-Phase Breaker模块，如图4所示为模块图示，其参数设置如图5所示，主要在于两处，其一是Initial Stauts（初始状态）参数Closed/Open（闭合/断开），此处选取初始状态为闭合状态。其二是Switching times（开关动作时间），此处设计动作时间为0.5秒，即0.5秒时三相断路器由初始闭合状态变为断开状态，切断三相电源。
图4 三相断路器
图5 三相断路器参数设置
（3）三相异步电机模块：选择Asynchronous Machine模块如图6所示，与反接制动中电机的参数基本相同，只是电机的额定功率略做修改为2238，如图7所示。
图6 三相异步电机模块
图7 电机参数设置
（4）总线模块：总线仍选取Bus Selector模块如图8所示，其主要分离参数如图9所示，与直接启动和反接制动都相同，为了对比效果设置如此。
图8 总线模块
图9 总线模块参数设置
（5）示波器模块：选取Scope模块如图10所示，但在参数设置上有了新的发现，如图11所示，中间History参数设置将仿真过程中波形显示不全面的问题，在后文仿真调试说明中会具体对比出效果。
图10 示波器模块
图11 示波器参数设置
（6）直流电源模块：选取DC Voltage Source如图12所示，设定电源参数如图13所示，设置直流电源幅值100V。
图12 直流电源模块
图13 直流电源参数设置
（7）短路器模块：短路器模块从使用的角度来看，就是把三相断路器模块拆开单独单路使用，短路器模块Breaker如图14所示。仿真程序中由于需要向电机两相接入直流电源，因此选取了两个短路器，其参数设置如图15所示。初始状态选择断开Open，动作时间与三相断路器相同为0.5秒。
图14 短路器模块
图15 短路器参数设置
（8）限流电阻：设置限流电阻作为保护作用，起初我简单的在Simulink Library Browser搜索栏中直接输入Resistor，搜索电阻模块，但是搜索结果得到的电阻模块都无法与直流电源模块相连接，不知为何，接线显示为红色即无效。通过尝试选取了如图16所示的Series RLC Branch（串联RLC模块），设置如图17所示参数，1Ohms限流电阻，通过试验可以连接直流电源模块。
图16 串联RLC模块
图17 串联RLC参数设置
仿真设置与效果对比
（1）仿真速度调整：当仿真程序中存在断路器、短路器模块时，仿真的Solver选取需要进行修改，不然仿真奇慢，并且得到的测量数据也不正确。因此，需要对仿真设置进行调整如图18所示首先点击工具栏Simulation选项，下拉菜单选择第2项，Model Configuration Parameters（或Ctrl+E），在如图19所示的界面内，进行Solver选项进行修改，默认是Ode45，改成Ode15，再点击下方OK按钮即可。
图18 仿真速度调节操作（1）
图19 仿真速度调节操作（2）
（2）示波器参数调整：首先是与之前反接制动仿真相同的参数设置，如图20所示，选择Limit data to last勾选上，运行结束后示波器效果如图21所示，由于勾选的原因，本小学生猜测选择5000点显示，自然选择断路器作用后开始记录显示。当然这只是猜测，有待于进一步学习与验证。
图20 示波器参数设置（只显示动作后）
图21 仿真效果图（1）
调整示波器参数如图22所示即与图11所示的参数设置相同，不勾选Limit data to last。再次运行新设置好示波器参数的仿真程序，得到如图23所示的仿真效果，相同坐标系下，全面显示电机从启动运行至能耗制动的完整过程。
图22 示波器参数设置（全面显示）
图23 仿真效果图2
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