畢業(yè)設(shè)計(jì)-異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)matlab仿真研究-資料下載頁(yè)
2024-12-01 19:23本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】對(duì)其仿真研究不能像控制系統(tǒng)那樣可用各環(huán)。速系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和各個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)上的信號(hào)狀態(tài)。對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的建模仿真力。erlib）能很好地滿(mǎn)足這一要求。以往對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的仿真研究主要集中在電。機(jī)的建模和仿真[4][5]，最近，許多對(duì)復(fù)雜電力傳動(dòng)系統(tǒng)的建模仿真方法已提出，元模塊化的仿真建模[3]。系統(tǒng)建模仿真，但是沒(méi)有分析powerlib運(yùn)行原理。的實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)仿真方法，提高了仿真效率。對(duì)于一個(gè)含有非線(xiàn)性元素的電路。不能直接用狀態(tài)空間描述，然而可以把電力電子電路分成非線(xiàn)性和線(xiàn)性?xún)刹糠?，統(tǒng)所需的電壓、電流、磁通、電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。正是由于simulink具有上述優(yōu)點(diǎn)和電力電子電路及系統(tǒng)分析的需要,人。初始化完成以后，simulink開(kāi)始對(duì)此系統(tǒng)仿真。上述復(fù)雜的預(yù)處理過(guò)程對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)實(shí)際上是屏蔽的。給simulink模塊構(gòu)造的控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采用電流或電壓測(cè)量模塊。方式定向下的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制方程。在powerlib中給出了各種電機(jī)模型，這大大減少了交流調(diào)速系統(tǒng)的建模難度。
【正文】 制系統(tǒng)。采用不同的解耦方法可以獲得不同的直接矢量控制系統(tǒng)。 帶磁鏈除法環(huán)節(jié)的直接矢量控制系統(tǒng) 在前述的圖 4a中，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出帶“247。 r? ”環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)可以在有 關(guān)假定條件下 (見(jiàn) 上節(jié) 指出的三個(gè)假定條件 )簡(jiǎn)化成完全解耦的 r? 與 ? 兩個(gè)子系統(tǒng) (模型在圖中略去未畫(huà) )，這是一種典型的直接矢量控制系統(tǒng)。兩個(gè)子系統(tǒng)都是單變量系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法和直流調(diào)速系統(tǒng)相似。電流控制變頻器可以采用電流滯環(huán)跟蹤控制的 CHBPWM變頻器 (圖 5a)，也可采用帶電流內(nèi)環(huán)控制的電壓源型 PWM變頻器 (圖 5b) 圖 5 電流控制變頻器 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的直接矢量控制系統(tǒng) 另外一種提高轉(zhuǎn)速和磁鏈閉環(huán)控制系統(tǒng)解耦 性能的辦法是在轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)增設(shè)轉(zhuǎn)矩控制內(nèi)環(huán) ， 圖 6 繪出了一種實(shí)際的帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的直接矢量控制系統(tǒng)，其 8 中主電路選擇了電流滯環(huán)跟蹤控制的 CHBPWM變頻器，這只是一種示例，也可以用帶電流內(nèi)環(huán)的電壓源型變頻器。系統(tǒng)中還畫(huà)出了轉(zhuǎn)速正、反向和弱磁升速環(huán)節(jié)，磁鏈給定信號(hào)由函數(shù)發(fā)生程序獲得。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出作為轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)，弱磁時(shí)它也受到磁鏈給定信號(hào)的控制。 圖 6 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的直接矢量控制系統(tǒng) 9 第 4 章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 矢量控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 以典型 I型系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì) 為了將系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)表示成典型 I型系 統(tǒng)的形式，磁鏈調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)為一個(gè) PI調(diào)節(jié)器與一個(gè)慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)，即 111)()()( ?????? sTsTsTKSGSGSG iipin ePIRA ?? 其中 pK 、 iT 、iT? 待定。于是磁鏈閉環(huán)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 1111)( ?????? r mdiip TLsTsTsTKsG ?。當(dāng)取 iT =rT 時(shí)，整理可得 )1()1(1111)(????TssTTLKsTsTLKTLsTsTsTKsG rmdprmdprmdiip?????????? ?（ 7），顯然 這是典型 I 型系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)形式。為了便于仿真，假設(shè)電機(jī)參數(shù)如下： 定子互感和轉(zhuǎn)子互感： L_m= 定子電阻： R_s= 轉(zhuǎn)子電阻： R_r= 定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感： L_lr=L_ls= 極對(duì)數(shù)： n_p=2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： J= 轉(zhuǎn)子磁鏈： Psi_r=1 代入上述數(shù)值到 G(s)可得 )1(2 2 )1(2 3 )1()(??????TssTKTssTKTssTTLKsGpprmdp?????? 。易知該 I型系統(tǒng)的阻尼比 10 ? 和振蕩頻率 n? 有如下關(guān)系：??????????????TKTpnn224 122? （ 8）。若今要求磁鏈調(diào)節(jié)曲線(xiàn)超調(diào)量 %5?p? 、調(diào)節(jié)時(shí)間 )( ??? sts 。根據(jù)自動(dòng)控制理論，一旦超調(diào)量和調(diào)整時(shí)間確定了，典型 I型系統(tǒng)的特征參數(shù) ? 和 n? 可由 ????????????????snppt????????2211ln4)10ln21 00( ln1 00ln10ln2確定，于是可解得 ? =、n? =，再將 ? 和 n? 代入（ 8）式解得 iT 、 ?T =， pK =， rT =。 在 MATLAB 下作開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)子磁鏈的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) G(s)（（ 7）式）的波德圖如圖 7。圖中可以看出相角裕量約為 000 65115180 ?? .滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)要求。 圖 7 轉(zhuǎn)子磁鏈的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)波德圖 矢量控制系統(tǒng)的仿真 在 MATLAB下作系統(tǒng)仿真模型，如圖 8所示。 11 圖 8 MATLAB下作系統(tǒng)仿真模型 各個(gè)子模塊的仿真模型如圖 9~13 所示。 圖 9電流滯環(huán)脈沖發(fā)生 12 圖 10按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型 圖 11 磁鏈調(diào)節(jié)器的模型 圖 12 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的模型 13 圖 13 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的模型 仿真結(jié)果 圖 14 轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果 14 圖 15 電機(jī)三相電流波形 圖 16 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出結(jié) 果 15 圖 17 電流調(diào)節(jié)器輸出波形 圖 18 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出波形 16 結(jié) 論 由于磁鏈具有難觀測(cè)的特點(diǎn)，所以采用 MATLAB仿真研究是一個(gè)很好且很方便的方法。但是 MATLAB畢竟是軟件模擬實(shí)現(xiàn)，僅僅從原理上證實(shí)了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，我們還必須搭建實(shí)際系統(tǒng)并進(jìn)行調(diào)試才能最終確定合適的調(diào)節(jié)器模型參數(shù)。參數(shù)選擇見(jiàn)附錄。 從仿真結(jié)果上看，在 ，在 ，其轉(zhuǎn)速有所下降，但很快就能恢復(fù)，說(shuō)明該電機(jī)的調(diào)速性能還是不錯(cuò)的。從轉(zhuǎn)速的上升時(shí)間來(lái)看，它的響應(yīng)時(shí)間也能滿(mǎn)足要求。 參考文獻(xiàn) [1]陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) (第 3版 )．機(jī)械工業(yè)出版社． 2021． [2]李德華．電力拖動(dòng)控制系統(tǒng) (運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) )．電子工業(yè)出版社． 2021 [3]裴潤(rùn)，宋申明．自動(dòng)控制原理 (上冊(cè) )．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社． 2021． [4]黃忠霖．自動(dòng)控制原理的 MATLAB實(shí)現(xiàn)．國(guó)防工業(yè)出版社． 2021． [5]馮垛生，曾岳南．無(wú)速度傳感器矢量控制原理與實(shí)踐． 2021． 附 錄 仿真參數(shù)一覽表 ： 電動(dòng)機(jī)選擇： 380V、 50Hz、兩對(duì)磁極 ?? mHL s ? ?? mHL r ? mHLm ? mkgJ ?? 逆變器電源為 510V 定子繞組自感 mHLLL sms ????? 轉(zhuǎn)子繞組自感 mHLLL rmr ????? 漏磁系數(shù) 0 ??? rsm LLL? 轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù) ??? rrr RLT PI調(diào)節(jié)器參數(shù) 上限 下限 上限 下限轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 80 80 75 75轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器 12 60 60 60 60磁鏈調(diào)節(jié)器 100 15 15 13 13積分器限幅 調(diào)節(jié)器輸出限幅調(diào)節(jié)器 比例放大倍數(shù) 積分器放大倍數(shù)
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