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1、word
《MATLAB期末作業(yè)》
第200頁
帶轉(zhuǎn)矩環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型
姓 名 韋善術(shù)
學(xué) 號 P091812856
學(xué) 院 電氣工程學(xué)院
專業(yè)班級 09電氣1班
帶轉(zhuǎn)矩環(huán)的轉(zhuǎn)速、
磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型
一、 摘要
自20世紀(jì)80年代以來,交流調(diào)速開展很快,交流電動機(jī)具有維護(hù)簡單、體積小、重量輕等特點(diǎn),隨著電力電子交流電壓、變頻和控制技術(shù)的日趨成熟,交流調(diào)速在應(yīng)用中越來越普遍。下面主要對帶轉(zhuǎn)矩環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)進(jìn)展分析。把異
2、步電動機(jī)模型解耦成有磁鏈和轉(zhuǎn)速分別控制的簡單模型,就可以模擬直流電動機(jī)的控制模型來控制交流電動機(jī)了。
直接矢量控制就是一種優(yōu)越的交流電機(jī)控制方式,它模擬直流電機(jī)的控制方式使得交流電機(jī)也能取得與直流電機(jī)相媲美的控制效果。
二、關(guān)鍵詞:
矢量控制,非線性,MATLAB仿真
三、原理說明:
1、矢量控制實(shí)現(xiàn)的原理
矢量控制實(shí)現(xiàn)的根本原理是通過測量和控制異步電動機(jī)定子電流矢量,根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機(jī)的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)展控制,從而達(dá)到控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以
3、腔制,并同時控制兩分量間的幅值和相位,即控制定子電流矢量,所以稱這種控制方式為矢量控制方式。
2、 系統(tǒng)模型說明
帶轉(zhuǎn)矩環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型如如下圖A所示。
圖A:帶轉(zhuǎn)矩環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型
其中直流電源DC、逆變器inverter、電動機(jī)motor和電動機(jī)測量模塊組成了模型的主電路,逆變器的驅(qū)動信號由滯環(huán)脈沖發(fā)生器模塊產(chǎn)生,分別如如下圖〔1〕、圖〔2〕、圖〔3〕所示。
圖〔1〕:轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR
圖〔2〕轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器ATR
圖〔3〕磁鏈調(diào)節(jié)器ApsiR
其中按轉(zhuǎn)子磁鏈定向轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型Curren
4、t model 如下所示
四、 仿真容:
按上面總圖連接好仿真電路
1、其電動機(jī)參數(shù)設(shè)置如下:
電壓Un
380V
頻率fn
50
定子繞組電阻Rs
定子繞組漏感Lls
轉(zhuǎn)子繞組電阻Rs`
定子繞組漏感Lls`
互感Lm
轉(zhuǎn)動慣量J
0.
摩察系數(shù)F
2
極對數(shù)P
2
2、 調(diào)節(jié)器參數(shù)參考值:
調(diào)節(jié)器
比例放大器G1放大倍數(shù)
積分放大器G2放大倍數(shù)
積分器限幅
調(diào)節(jié)器輸出限幅
上限
下限
上限
下限
轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR
3.8〔G1〕
0.8(G2)
80
-80
75
-75
轉(zhuǎn)
5、矩調(diào)節(jié)器ATR
4.5(G3)
12(G4)
60
-60
-60
磁鏈調(diào)節(jié)器ApsiR
1.8(G5)
100(G6)
15
-15
-13
注意:A. 在使用示波器時應(yīng)對其進(jìn)展設(shè)置,即將其中的5000個點(diǎn)去掉,這樣就可以獲得整個仿真圖形了;
B.仿真實(shí)驗(yàn)開始時可以先不接測量定子磁鏈軌跡和轉(zhuǎn)矩--轉(zhuǎn)速曲線的示波器,這樣可以縮短整個仿真運(yùn)行時間,把仿真結(jié)果圖形真理出來后,再接上測量定子磁鏈軌跡和轉(zhuǎn)矩--轉(zhuǎn)速曲線的示波器運(yùn)行。
3、 仿真
將各參數(shù)設(shè)置好后就可以開始仿真了,給定轉(zhuǎn)速為1400r/min,空載起動,在0.6s時加載602
6、N.m,系統(tǒng)仿真結(jié)果如下所示:
圖(a) 圖(b)
圖(c) 圖(d)
圖(e) 圖(f)
圖(g)
圖(h) 圖(i)
圖(a):轉(zhuǎn)速響應(yīng);
7、 圖(b):A相電流波形;
圖(c):電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩; 圖(d):轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出;
圖(e):轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出; 圖(f):磁鏈調(diào)節(jié)器ApsiR輸出;
圖(g):經(jīng)2r/3s變換的三相電流給定波形; 圖(h):定子磁鏈軌跡;
圖(i):轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速曲線
五、仿真結(jié)果分析
從以上的仿真結(jié)果中可以看到,在矢量控制下,轉(zhuǎn)速上升平穩(wěn),加載后略有下降但隨即恢復(fù),在0.35s達(dá)到給定轉(zhuǎn)速時和0.6s加載時,系統(tǒng)調(diào)節(jié)器和電流、轉(zhuǎn)矩都有相應(yīng)的響應(yīng)。憂郁ATR和ApsiR都是帶有限幅限制的P
8、I調(diào)節(jié)器,在起動中兩個調(diào)節(jié)器都處于飽和限幅狀態(tài),因此定子電流的轉(zhuǎn)矩和勵磁分量都保持不變,定子電流給定值不變〔圖(g)〕,所以在啟動過程中,定子電流根本保持不變〔圖(b)〕,實(shí)現(xiàn)了恒流啟動。
比擬圖(h)和圖(e)的磁鏈軌跡,帶磁鏈調(diào)節(jié)器后,在啟動階段,磁場的建立過程比擬平滑,磁鏈呈螺旋形增加,同時電動機(jī)轉(zhuǎn)矩也不斷上升;而不帶磁鏈調(diào)節(jié)器〔(圖e)〕時,在啟動初期磁鏈軌跡波動較大,也引起了轉(zhuǎn)矩的大幅度波動〔圖(c)〕。從轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速曲線也可以看到,帶磁鏈調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)起動轉(zhuǎn)矩較大。
六、 心得體會
通過本次對帶轉(zhuǎn)矩環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)仿真分析。對異步電動機(jī)的矢量控制方式有了初
9、步的認(rèn)識與了解,同時也學(xué)習(xí)了仿真系統(tǒng)控制的一些根本步驟與方法,對MATLAB仿真軟件也有了進(jìn)一步的認(rèn)識,進(jìn)一步熟悉了軟件的一些調(diào)試方法與技術(shù),比如如何調(diào)試仿真運(yùn)行時間,如何將仿真結(jié)果以圖的形式整理出來,如何對圖形進(jìn)展美化與處理等等。在這整個過程中,既對異步電動機(jī)的矢量控制方式有了初步了解,也對MATLAB仿真軟件也有了進(jìn)一步的認(rèn)識,收獲確實(shí)很多,同時也提高了我學(xué)習(xí)知識的熱情,在今后的學(xué)習(xí)中,不斷將理論與實(shí)踐結(jié)合起來,才能更好的學(xué)習(xí)和掌握知識。
七、 參考文獻(xiàn)
1、 《電力電子、電機(jī)控制系統(tǒng)的建模和仿真》 機(jī)械工業(yè) 洪乃剛;
2、 百度文庫論文;
3、 互聯(lián)網(wǎng);
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