轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動機矢量控制系統(tǒng)仿真--課程設(shè)計(編輯修改稿)
2025-02-09 19:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電壓頻率特性上述關(guān)系表明，只要 Us 和w1及 Is 的關(guān)系符合上圖所示特性，就能保持 Eg/w1 恒定，也就是保持 Fm 恒定。這是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之二。 總結(jié)起來，轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律是：（1）在 ws ≤ wsm 的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩 Te 基本上與 ws 成正比，條件是氣隙磁通不變。（2）在不同的定子電流值時，按上圖的函數(shù)關(guān)系 Us = f (w1 , Is) 控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通Fm恒定。 轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)組成圖23 轉(zhuǎn)差頻率控制基本框圖實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖23所示。頻率控制——轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出信號是轉(zhuǎn)差頻率給定 ws* ，與實測轉(zhuǎn)速信號w 相加，即得定子頻率給定信號 w1* ，即 電壓控制——由 w1和定子電流反饋信號 Is 從微機存儲的 Us = f (w1 , Is) 函數(shù)中查得定子電壓給定信號 Us* ，用 Us* 和 w1* 控制PWM電壓型逆變器，即得異步電機調(diào)速所需的變壓變頻電源。公式所示的轉(zhuǎn)差角頻率 ws*與實測轉(zhuǎn)速信號w 相加后得到定子頻率輸入信號 w1* 這一關(guān)系是轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)突出的特點或優(yōu)點。它表明，在調(diào)速過程中，定子頻率w1隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 w 同步地上升或下降，有如水漲而船高，因此加、減速平滑而且穩(wěn)定。同時，由于在動態(tài)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR飽和，系統(tǒng)能用對應(yīng)于 wsm 的限幅轉(zhuǎn)矩Tem 進行控制，保證了在允許條件下的快速性。由此可見，轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)能夠像直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)那樣具有較好的靜、動態(tài)性能，是一個比較優(yōu)越的控制策略，結(jié)構(gòu)也不算復(fù)雜。然而，它的靜、動態(tài)性能還不能完全達(dá)到直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的水平，存在差距的原因有以下幾個方面：（1）在分析轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律時，是從異步電機穩(wěn)態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩公式出發(fā)的，所謂的“保持磁通 Fm恒定”的結(jié)論也只在穩(wěn)態(tài)情況下才能成立。在動態(tài)中 Fm如何變化還沒有深入研究，但肯定不會恒定，這不得不影響系統(tǒng)的實際動態(tài)性能。（2）Us = f (w1 , Is) 函數(shù)關(guān)系中只抓住了定子電流的幅值，沒有控制到電流的相位，而在動態(tài)中電流的相位也是影響轉(zhuǎn)矩變化的因素。（3）在頻率控制環(huán)節(jié)中，取，使頻率得以與轉(zhuǎn)速同步升降，這本是轉(zhuǎn)差頻率控制的優(yōu)點。然而，如果轉(zhuǎn)速檢測信號不準(zhǔn)確或存在干擾，也就會直接給頻率造成誤差，因為所有這些偏差和干擾都以正反饋的形式毫無衰減地傳遞到頻率控制信號上來了。3轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)構(gòu)建交流異步電動機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖31所示。圖31交流異步電動機轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖該系統(tǒng)的主要特點：（1）主電路SPWM電壓型逆變器，開關(guān)器件采用IGBT,這是通用變頻器常用的方案；（2）轉(zhuǎn)速采用轉(zhuǎn)差頻率矢量控制，即，在轉(zhuǎn)速變換過程中，異步電動機的定子電流頻率始終跟隨轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)速而同步升降，從而使轉(zhuǎn)速 調(diào) 節(jié)吏加平滑。圖中：、分別為轉(zhuǎn)子角頻率給定和轉(zhuǎn)子角頻率負(fù)反饋；、分別為定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量；為轉(zhuǎn)差角；為轉(zhuǎn)差角頻率；、分別為定子角頻率和轉(zhuǎn)子角頻率正反饋；、分別為定子電壓的轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量。根據(jù)式（1）（4）和圖31可知，在保持磁通恒定的條件下，電動機的Te由Ile計算，磁通也可以通過Ilm計算。轉(zhuǎn)速可以通過PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，輸出Iit然后計算得到，即： （7） 4 轉(zhuǎn)差頻率矢量控制調(diào)速系統(tǒng)仿真和分析 仿真模型的建立 根據(jù)轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的基本概念和系統(tǒng)的原理框圖，構(gòu)建轉(zhuǎn)差頻率矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，其主電路
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