基于simulink異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)建模與仿真

《基于simulink異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)建模與仿真》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、維普資訊http://www.cqvip.com學(xué)兔兔www.xuetutu.com第5期(總第150期)機(jī)械工程與自動化No．52008年10月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MATIoN0ct．文章編號：1672—6413(2008)05—0070—02基于Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)建模與仿真張倩，張榮文(1．中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山西太原030051；2．91550部隊93分隊，遼寧大連116023)摘要：根據(jù)異步電動機(jī)矢量控制原理，在Simulink環(huán)境下建立異步電動機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)，并以某電機(jī)為例對該控制

2、系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，驗證了該模型的合理性和有效性。關(guān)鍵詞：異步電機(jī)；矢量控制；Simulink中圖分類號：TP273：TM343文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A0引言P——微分算子；交流異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個高階、非線性、P——電機(jī)極對數(shù)。強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。經(jīng)典的交流電機(jī)理論和傳統(tǒng)控1．2矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖制系統(tǒng)分析方法不能完全適應(yīng)于現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)采用轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制方案，其為了實現(xiàn)高動態(tài)性能，2O世紀(jì)7O年代，許多專家學(xué)者系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。整個系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，轉(zhuǎn)矩環(huán)和經(jīng)過潛心研究，并在實踐中不斷改進(jìn)，終于形成了目磁通環(huán)為內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)為外環(huán)。

3、磁通的閉環(huán)控制可實前所普遍應(yīng)用的異步電動機(jī)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)?，F(xiàn)轉(zhuǎn)子磁通的恒定。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁通恒定時，電磁轉(zhuǎn)矩與按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制通過一系列的坐標(biāo)變換，定子電流的丁軸分量成正比，通過控制就可以控實現(xiàn)了電機(jī)定子電流中勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量的解耦控制電磁轉(zhuǎn)矩。這樣由控制轉(zhuǎn)子磁通，控制轉(zhuǎn)矩，實制。將控制對象的感應(yīng)電機(jī)當(dāng)作直流電機(jī)來進(jìn)行控制，現(xiàn)了系統(tǒng)的完全解耦控制。實現(xiàn)了對電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的動態(tài)控制，從而優(yōu)化了調(diào)速矢量控制原理為：電機(jī)電流經(jīng)過Clark變換，將實系統(tǒng)的性能。時采樣到的電流ii轉(zhuǎn)換為在靜止坐標(biāo)系下的電流本文在分析異步電動機(jī)矢量控制方法的基礎(chǔ)上，i

4、、i口；通過轉(zhuǎn)子磁鏈觀測模塊計算出轉(zhuǎn)子磁鏈角，再應(yīng)用Simulink建立了異步電動機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)通過Park變換，得到與轉(zhuǎn)子同步坐標(biāo)系下的電流i的仿真模型，同時對某電機(jī)進(jìn)行了調(diào)速控制仿真分析。i；通過磁通觀測器和轉(zhuǎn)矩觀測器得到觀測值，和1異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)T；由光電編碼器獲得的電機(jī)轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速比1．1矢量控制基本方程較，獲得的偏差經(jīng)過速度PI調(diào)節(jié)器，得到由電流丁軸以轉(zhuǎn)子磁場定向的異步電動機(jī)在一丁坐標(biāo)系分量決定的轉(zhuǎn)矩參考值丁，與轉(zhuǎn)矩的觀測值的偏中，軸與轉(zhuǎn)子磁鏈同向。根據(jù)電壓方程和磁鏈方差經(jīng)過轉(zhuǎn)矩PI調(diào)節(jié)器輸出為轉(zhuǎn)子同步坐標(biāo)系(M一程，可得到矢

5、量控制基本方程：丁)上的電壓分量；由電流軸分量決定的磁通參一???????考值與磁通反饋量的偏差經(jīng)過磁通PI調(diào)節(jié)器。(1)，輸出為轉(zhuǎn)子同步坐標(biāo)系下的電壓分量壺。再經(jīng)過Lmist?????????????一一吊。?????????????(2)Park逆變換轉(zhuǎn)換為靜止坐標(biāo)(一盧)下的電壓分量“、，通過SVPWM逆變調(diào)制，將期望的電壓矢量Te一半。???????????(3)供給逆變器(為逆變器直流電源電壓)。式中：i?i,t——分別為定子電流在M軸、丁軸上的分量；2仿真模型的建立L、L一分別為電機(jī)的轉(zhuǎn)子自感和互感；控制系統(tǒng)仿真模型見圖2，其中包括3s

6、／2r轉(zhuǎn)換、丁，——轉(zhuǎn)子時間常數(shù)；2r／2s轉(zhuǎn)換、SVPWM(電壓空間矢量)計算、轉(zhuǎn)子磁鏈——電機(jī)的轉(zhuǎn)差角頻率；觀測、逆變器、電機(jī)、PI調(diào)節(jié)器等模塊。丁——電磁轉(zhuǎn)矩；根據(jù)工程設(shè)計方法將轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器和磁通調(diào)節(jié)器校收稿日期：2008—01—25；修回日期：2008—04—25作者簡介：張倩(1980一)，女，山西神池人，碩士研究生。維普資訊http://www.cqvip.com學(xué)兔兔www.xuetutu.com2008年第5期張倩，等：基于Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)建模與仿真·71·正為典型I型系統(tǒng)，將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器校正為典型II型系Bloc

7、k提供的電器元件，其它模塊則采用Simulink子統(tǒng)，從而可得到PI控制器參數(shù)。異步電動機(jī)模塊和系統(tǒng)封裝而得。PWM逆變器模塊采用Simulink／simpowersystem圖1三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖2控制系統(tǒng)仿真模型3仿真算例用Simulink建立的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)，模型電機(jī)參數(shù)為：額定功率3Okw；定子電阻直觀，不用編程，容易理解和使用，且仿真模型采用0．010912；定子自感0．01436mH；轉(zhuǎn)子電阻0．O08f~；模塊化設(shè)計，易于擴(kuò)展，為交流傳動系統(tǒng)的進(jìn)一步研轉(zhuǎn)子自感0．01472mH；轉(zhuǎn)子互感0．0138mH

8、；轉(zhuǎn)動慣究和設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。量0．379kg·in；極對數(shù)2。電機(jī)給定轉(zhuǎn)速一lOOrad／，、、．～S，在f一1．8