【正文】 由于時間關(guān) 系，本文中所述的工作還有待進一步完善，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。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。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。 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。 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 31 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。通過改變轉(zhuǎn)子側(cè)勵磁電流的頻率，達到實現(xiàn)控制雙饋電機調(diào)速的目的。 雙饋電機是電機技術(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。 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 30 5 總結(jié) 所謂雙饋電機是指將異步電機的定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組都與交流電網(wǎng)或含電動 勢的回路相連接，使它們可以進行能量的雙向流動。由于速度環(huán) PI 調(diào)0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 8 0 6 0 4 0 2 00204060800 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 8 0 6 0 4 0 2 0020406080 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 29 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。在超同步狀態(tài)工作時，雙饋電機的輸入功率由定子側(cè)，轉(zhuǎn)子側(cè)共同提供。各仿真模塊如下圖： 圖 雙饋電機主電路仿真圖 圖 控制回路仿真模型圖 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 25 根據(jù) 節(jié)的內(nèi)容及式 313， 314，得到定子磁鏈觀測器的模型： 圖 定子磁鏈觀測器仿真圖 根據(jù) 節(jié)中的式 220，建立定子側(cè)功率計算模型： 圖 功率計算仿真圖 根據(jù) 節(jié)中的式 2 211，可得到如下的 2r/3s 封裝圖： 圖 2r/3s 仿 真模型 根據(jù) 節(jié)中的 2 212，可得如下的 3s/2r 封裝圖： 圖 3s/2r 封裝圖 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 26 圖 轉(zhuǎn)速 圖 定子側(cè)功率因數(shù)、無功功率、有功功率（由上自下） 00 . 20 . 40 . 60 . 8120246x 1 00 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 220246x 1 00 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 201002003004005006007008009001000 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 27 圖 轉(zhuǎn)子電流 d 軸、 q 軸分量給定值（由上自下） 圖 轉(zhuǎn)子電流 d軸、 q軸分量實際值（由上自下） 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 002040600 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 002040606543210120 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 2 0 1 001020 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 28 圖 定子電流仿真波形圖 圖 轉(zhuǎn)子電流仿真波形圖 由以上波形可以看出，雙饋電機能在次同步、超同步狀態(tài)下運行，并且響應(yīng)迅速。 PI 2r/3s 坐標 變換 PI 逆變 器 PI PI PI 功率計算及 定子電流檢測 spwm 轉(zhuǎn)子速度和 位置檢測 Ma? 角計算 A BC C MA? *1Q 1Q *? ? Ma? 2*MI 2*TI MA? aI2* bI2* cI2* ai2 bi2 ci2 _ _ _ _ _ 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 24 4 雙饋電機調(diào)速系統(tǒng)的仿真 Simulink 下仿真模型的搭建 根據(jù)上章雙饋電機控制框圖在 MATLAB中的 simulink下搭建雙饋電機調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型 。外環(huán)采用定子側(cè)無功功率、轉(zhuǎn)速作為控制目標，使用的是 PI 控制器。由此，可以得到雙饋電機整個系統(tǒng)的控制框圖如下圖所示： 圖 雙饋電機整個系統(tǒng)的控制框圖 在圖 中，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。這里規(guī)定 2? 與 2a 軸重合， 2? 超前 2? 90176。 雙饋電機整個系統(tǒng)的控制策略 在實際的系統(tǒng)中，需要對無功功率進行實時控制。 圖 雙饋電機定子側(cè)的無功功率控制框圖 sLLLR m )(11222 ?? 11LLU m? 2Ti 1P ])([ 2122112 Mmm iLLLLL ??? ?? 11LLU m? 11LLU m? r? LT emT _ sLLLR m)(11221 ??? 1*Q 21222 )( Tm iLLL ?? PI PI 11LLUm? _ _ 2Mu 1Q 21222 )( Tm iLLL ?? 1112LU? _ 2Mi 2*Mi 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 22 圖 雙饋電機轉(zhuǎn)速的控制框圖 在圖 、圖 中， 21222 )( rLmL iL ??? 、 21222 )( MLmL iL ?? 兩個量是交叉耦合量，112 LLm?? 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。由此求得相應(yīng)的轉(zhuǎn)子電流，由控制電路計算出相應(yīng)的觸發(fā)角 ? ，進而得到晶閘管的觸發(fā)信號。 （ 2）電壓模型整體結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。定子電壓在坐標變換時可求得 ? 值。所以只要確定 1U 與靜止 A 相之間的夾角 ? 。本文采用的是定子電壓模型的定 子磁鏈觀測器。 定子磁鏈觀測器 定子磁場定向時，需要測出實際定子磁鏈的位置，即它相對于定子 A相的相位。因為 ?? 111 ?? u 常數(shù)，故調(diào)節(jié) 2Ti 可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，從而可以控制轉(zhuǎn)速。因此按照 MT坐標分解有： 111 0uuuTM?? （ 36） 因為 MT 坐標系與定子磁鏈矢量 ? 重合， T軸 M軸正交，必然有： 0111??TM? ?? （ 37） 因定子繞組接于無窮大電網(wǎng)，所以 U1 恒定不變。 (1)電壓方程： 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 17 111111111111MTTTMMTMdtdiRudtdiRu???????????? （ 31） 222222222222MTTTMMTMdtdiRudtdiRu???????????? （ 32） (2)磁鏈方程： 211211TmTsTMmMsMiLiLiLiL?????? （ 33） 112122TmTrTMmMrMiLiLiLiL?????? （ 34） (3)電磁轉(zhuǎn)矩方程： )( 1111 MTTMem iiPT ?? ?? （ 35） 其中：下標 M 和 T 表示各量在 M 軸和 T軸上的分量，其它各標示與 dq坐標系 下數(shù)學模型相同。另外，由于轉(zhuǎn)矩可表示為兩個標量之積，即使在電網(wǎng)電壓發(fā)生波動的情況下仍然能夠保證對轉(zhuǎn)矩的良好控制。 分析并比較了以上六個量作為定向矢量的一些特點，為了達到控制性能的要求并以最簡單的控制結(jié)構(gòu)為準則，常見的是采用定子磁鏈 s? 作為定向矢量。 （ 5）采用定子磁鏈 s? 作為定向矢量 把定子磁鏈 s? 作為定向矢量時，它具有最少的交叉耦合量是它的優(yōu)勢，且轉(zhuǎn)矩表達式較簡潔，是 2個標量相乘，在直接通道中，僅有一個磁鏈分量，表達式簡單，并不存在非線性表達式，即使電網(wǎng)電壓發(fā)生改變時，仍然能夠較好地控制轉(zhuǎn)矩量。 （ 3）采用定子電流 si 作為定向矢量 采用定子電流 si 作為定向矢量，其優(yōu)點是交叉耦合量比采用定子電壓、轉(zhuǎn)子電壓作為定向矢量時的很少，并且電流交叉耦合量不存在，轉(zhuǎn)矩公式很簡潔，是 2個標量相乘，不過轉(zhuǎn)子磁鏈表達式非常繁瑣。 （ 2）采用轉(zhuǎn)子電壓 ru 作為定向矢量 采用轉(zhuǎn)子電壓 ru 作為定向矢量時，其缺點是在主通道中，存在著負的或正的交叉耦合量，轉(zhuǎn)矩表達式復(fù)雜，是兩個矢量的乘積，定子磁鏈 s? 的表達式也很復(fù)雜，而且當電網(wǎng)電壓發(fā)生較大改變時，控制效果會很不理想。下面分析雙饋電機定子 電壓、轉(zhuǎn)子電壓 ru 、定子電流 si 、轉(zhuǎn)子電流 ri 、定子磁鏈 s? 、轉(zhuǎn)子磁鏈 r? 作為定向矢量的特點。在雙饋電機中定共有六個基本的矢量可以作為定向矢量，它們分別是定子電壓 su 、轉(zhuǎn)子電壓 ru 、定子電流 si 、 轉(zhuǎn)子電流 ri 、定子磁鏈 s? 、轉(zhuǎn)子磁鏈 r? 。異步電機經(jīng)過坐標變換可以等效成直流電機，那么，模仿 直流電機的控制方法，求得直流電機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標反變換，就能夠控制異步電機了。在異步電動機中，以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動勢為準則，在三相坐標系下定子電流的 Ai ， Bi ， Ci 通過 3／ 2變換，可以等效成兩相靜止坐標系下的交流電流 ?i ， ?i