雙饋電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制策略的研究及其仿真畢業(yè)設(shè)計論文-資料下載頁
2025-06-25 16:41本頁面
【正文】 _ 雙饋電機(jī)的數(shù)學(xué)模型由圖 可以看出，通過坐標(biāo)變換以及采用定子磁鏈定向的方案后，轉(zhuǎn)子電壓與轉(zhuǎn)子電流是呈一階慣性環(huán)節(jié)的關(guān)系，并且雙饋電機(jī)定子側(cè)有功功率、無功功率與轉(zhuǎn)子電流在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 MT 軸上的分量是呈比例關(guān)系的，、 所示。 PIPI___ 雙饋電機(jī)定子側(cè)的無功功率控制框圖PII__PII_PI 雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制框圖 、 中，、兩個量是交叉耦合量，是定子電壓在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的反電動勢，視作擾動項。雙饋電機(jī)在基定子磁鏈定向的控制策略中，對交叉耦合量、反電動勢在電流內(nèi)環(huán)中進(jìn)行前饋補(bǔ)償，以提高系統(tǒng)的動態(tài)特性，并且通過對轉(zhuǎn)子電流的d軸、q軸分量進(jìn)行解耦處理后實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速與無功功率的獨立控制。 雙饋電機(jī)整個系統(tǒng)的控制策略 在實際的系統(tǒng)中，需要對無功功率進(jìn)行實時控制。通過實時地控制，將定子側(cè)的相電壓、以及相電流、經(jīng)過 的坐標(biāo)變換得出其在兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓、以及電流、根據(jù)以下的計算式可得到： （319）根據(jù)/MT 的坐標(biāo)變換公式，可以得實際所需要的轉(zhuǎn)子電流、。這里規(guī)定與軸重合， 超前90176。，則有： （320） 其中，為M軸與轉(zhuǎn)子a軸之間的夾角，通過極坐標(biāo)變換可以得到夾角 (是定子電壓與定子A軸之間的夾角，本文中由定子電壓模型的定子磁鏈觀測器得到)，為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角度，很容易測量計算。由此，可以得到雙饋電機(jī)整個系統(tǒng)的控制框圖如下圖所示：PI2r/3s坐標(biāo)變換PI逆變器PIPIPI功率計算及定子電流檢測spwm轉(zhuǎn)子速度和位置檢測角計算ABCC_____ ，給出了速度模式控制和電流模式控制的基于定子磁鏈定向的雙饋電機(jī)控制策略，在這兩種模式控制下，內(nèi)外環(huán)均為電流環(huán)，并且都采用 PI 控制器。內(nèi)環(huán)反饋信號轉(zhuǎn)子電流、是通過電流傳感器將檢測得到的轉(zhuǎn)子電流通過一定坐標(biāo)變換得到的。外環(huán)采用定子側(cè)無功功率、轉(zhuǎn)速作為控制目標(biāo)，使用的是PI控制器。外環(huán)反饋信號無功功率、是通過DSP實時地計算得到的，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角度是通過位置傳感器檢測得到的，采用這種雙閉環(huán)控制有利于提高整個系統(tǒng)的精確度。 4雙饋電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真 Simulink下仿真模型的搭建根據(jù)上章雙饋電機(jī)控制框圖在MATLAB中的simulink下搭建雙饋電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型。所給定雙饋電機(jī)參數(shù)如下：額定功率=11000W，定子額定電壓=380V,定子頻率=50Hz,定子阻抗=,定子漏感=，轉(zhuǎn)子阻抗=,轉(zhuǎn)子漏感=，互感=，電機(jī)極對數(shù) P=4，轉(zhuǎn)動慣量 J=。各仿真模塊如下圖： 控制回路仿真模型圖，314，得到定子磁鏈觀測器的模型： ，建立定子側(cè)功率計算模型： 、211，可得到如下的2r/3s封裝圖： 2r/3s仿真模型、212，可得如下的3s/2r封裝圖： 3s/2r封裝圖 轉(zhuǎn)速 定子側(cè)功率因數(shù)、無功功率、有功功率（由上自下） 轉(zhuǎn)子電流d軸、q軸分量給定值（由上自下） 轉(zhuǎn)子電流d軸、q軸分量實際值（由上自下） 定子電流仿真波形圖 轉(zhuǎn)子電流仿真波形圖由以上波形可以看出，雙饋電機(jī)能在次同步、超同步狀態(tài)下運(yùn)行，并且響應(yīng)迅速。在次同步狀態(tài)工作時，從雙饋電機(jī)定子端輸入功率，轉(zhuǎn)差功率由轉(zhuǎn)子側(cè)饋送到電網(wǎng)。在超同步狀態(tài)工作時，雙饋電機(jī)的輸入功率由定子側(cè)，轉(zhuǎn)子側(cè)共同提供。在系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，并且無功功率實際值也基本接近于0。由于速度環(huán) PI 調(diào)節(jié)器的作用，轉(zhuǎn)子電流在d、q 軸的分量能夠快速地響應(yīng)外環(huán)的變化。，接著在1s時又換向一次，并結(jié)合以上波形可以看出，轉(zhuǎn)子電流的變化影響著轉(zhuǎn)速、定子側(cè)有功功率、定子側(cè)無功功率等的變化過程，與上章分析雙饋電機(jī)在d、q軸上的數(shù)學(xué)模型的關(guān)系式是相吻合的，而且輸出轉(zhuǎn)子電流諧波含量少。 5總結(jié) 所謂雙饋電機(jī)是指將異步電機(jī)的定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組都與交流電網(wǎng)或含電動勢的回路相連接，使它們可以進(jìn)行能量的雙向流動。雙饋電機(jī)也稱交流勵磁電機(jī)，它是由電機(jī)本體與交流勵磁自動控制系統(tǒng)構(gòu)成的。雙饋電機(jī)是電機(jī)技術(shù)、電力電子與電力傳動技術(shù)、以及現(xiàn)代控制技術(shù)發(fā)展而來的產(chǎn)物。 雙饋電機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個高階、藕合、非線性系統(tǒng)，采用坐標(biāo)變換的方法解決這個問題，并采用定子磁鏈進(jìn)行定向，這樣就大大簡化了雙饋電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，使得勵磁電流分量與轉(zhuǎn)距電流分量的完全解藕，從而可以實現(xiàn)雙饋電機(jī)定子側(cè)有功功率、無功功率的獨立調(diào)節(jié)。通過改變轉(zhuǎn)子側(cè)勵磁電流的頻率，達(dá)到實現(xiàn)控制雙饋電機(jī)調(diào)速的目的。采用了定子磁鏈定向矢量控制技術(shù)對雙饋電機(jī)進(jìn)行控制，并使用 MATLAB 軟件對所采用的控制策略進(jìn)行驗證，在MATLAB 中simulink 環(huán)境下搭建了雙饋電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的模型并進(jìn)行了仿真，驗證了所選的控制策略的可行性。 致謝 這次的畢業(yè)論文能夠順利的完成，要歸功于所有指導(dǎo)過我的老師和給了我?guī)椭耐瑢W(xué)。 這次畢業(yè)設(shè)計的完成有許多人的關(guān)懷和幫助， 在這里我要對所有幫助過我的老師同學(xué)表示深深的感謝。 首先要特別感謝我的導(dǎo)師劉昌盛老師，本論文是在劉老師的悉心指導(dǎo)下完成的。劉老師多年一直致力于電機(jī)方面的研究，是一位知識淵博、治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)、工作勤奮、待人誠懇、生活樸實的老師。他實事求是的品質(zhì)、一絲不茍的工作精神，使我難以忘懷，必將終身收益。在本文的選題、研究以及撰寫工作中劉老師耐心地指導(dǎo)我如何解決技術(shù)難題，如何找問題突破口，從而才使得我的課題在研究中進(jìn)展很順利。同時還要感在我畢業(yè)設(shè)計過程中給我支持幫助的同學(xué)。 最后感謝我的父母與家人給予我生活上無私的支持、以及精神上的大力支持，才能讓我順利完成學(xué)業(yè)。 由于時間關(guān)系，本文中所述的工作還有待進(jìn)一步完善，特別是作者水平有限，本文中難免存在不少錯誤和欠妥之處，敬請各位老師不吝賜教，多多批評，使以后改進(jìn)。 參考文獻(xiàn)[01]張軍，[J].[02][D].[03](第2版)[M].[04]李華德，(第1版)[M].[05]吳勝，[J].[06][M].北京：[07]任英玉，[N]..[08]楊順昌，[J]. [09]屈莉莉，秦憶，[N].[10]張志學(xué)，[M].[11][M]. [12][M]. [13][J].[14]周志敏,[M].[15]解侖，[M].[16][J]. 船電技術(shù)，2006[17][D].. [18]：[碩士學(xué)位論文]. [19]Aurelie Bocquel,Dr. Jorg Janning. Analysis of a 300 MW Variable Speed Drive for PumpStorage Plant Applications. EPE2005 34
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