MATLAB仿真 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型

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1、word 《MATLAB期末作業(yè)》 第200頁 帶轉(zhuǎn)矩環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型 姓 名 韋善術(shù) 學(xué) 號 P091812856 學(xué) 院 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 09電氣1班 帶轉(zhuǎn)矩環(huán)的轉(zhuǎn)速、 磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型 一、 摘要 自20世紀80年代以來，交流調(diào)速開展很快，交流電動機具有維護簡單、體積小、重量輕等特點，隨著電力電子交流電壓、變頻和控制技術(shù)的日趨成熟，交流調(diào)速在應(yīng)用中越來越普遍。下面主要對帶轉(zhuǎn)矩環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)進展分析。把異

2、步電動機模型解耦成有磁鏈和轉(zhuǎn)速分別控制的簡單模型，就可以模擬直流電動機的控制模型來控制交流電動機了。 直接矢量控制就是一種優(yōu)越的交流電機控制方式，它模擬直流電機的控制方式使得交流電機也能取得與直流電機相媲美的控制效果。 二、關(guān)鍵詞： 矢量控制，非線性，MATLAB仿真 三、原理說明： 1、矢量控制實現(xiàn)的原理 矢量控制實現(xiàn)的根本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進展控制，從而達到控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以

3、腔制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式為矢量控制方式。 2、 系統(tǒng)模型說明 帶轉(zhuǎn)矩環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型如如下圖A所示。 圖A：帶轉(zhuǎn)矩環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型 其中直流電源DC、逆變器inverter、電動機motor和電動機測量模塊組成了模型的主電路，逆變器的驅(qū)動信號由滯環(huán)脈沖發(fā)生器模塊產(chǎn)生，分別如如下圖〔1〕、圖〔2〕、圖〔3〕所示。 圖〔1〕:轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR 圖〔2〕轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器ATR 圖〔3〕磁鏈調(diào)節(jié)器ApsiR 其中按轉(zhuǎn)子磁鏈定向轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型Curren

4、t model 如下所示 四、 仿真容： 按上面總圖連接好仿真電路 1、其電動機參數(shù)設(shè)置如下： 電壓Un 380V 頻率fn 50 定子繞組電阻Rs 定子繞組漏感Lls 轉(zhuǎn)子繞組電阻Rs` 定子繞組漏感Lls` 互感Lm 轉(zhuǎn)動慣量J 0. 摩察系數(shù)F 2 極對數(shù)P 2 2、 調(diào)節(jié)器參數(shù)參考值： 調(diào)節(jié)器 比例放大器G1放大倍數(shù) 積分放大器G2放大倍數(shù) 積分器限幅 調(diào)節(jié)器輸出限幅 上限 下限 上限 下限 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR 3.8〔G1〕 0.8(G2) 80 -80 75 -75 轉(zhuǎn)

5、矩調(diào)節(jié)器ATR 4.5(G3) 12(G4) 60 -60 -60 磁鏈調(diào)節(jié)器ApsiR 1.8(G5) 100(G6) 15 -15 -13 注意：A. 在使用示波器時應(yīng)對其進展設(shè)置，即將其中的5000個點去掉，這樣就可以獲得整個仿真圖形了; B.仿真實驗開始時可以先不接測量定子磁鏈軌跡和轉(zhuǎn)矩--轉(zhuǎn)速曲線的示波器，這樣可以縮短整個仿真運行時間，把仿真結(jié)果圖形真理出來后，再接上測量定子磁鏈軌跡和轉(zhuǎn)矩--轉(zhuǎn)速曲線的示波器運行。 3、 仿真 將各參數(shù)設(shè)置好后就可以開始仿真了，給定轉(zhuǎn)速為1400r/min,空載起動，在0.6s時加載602

6、N.m，系統(tǒng)仿真結(jié)果如下所示： 圖(a) 圖(b) 圖(c) 圖(d) 圖(e) 圖(f) 圖(g) 圖(h) 圖(i) 圖(a)：轉(zhuǎn)速響應(yīng)；

7、 圖(b)：A相電流波形； 圖(c)：電動機輸出轉(zhuǎn)矩； 圖(d)：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出； 圖(e)：轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出； 圖(f)：磁鏈調(diào)節(jié)器ApsiR輸出; 圖(g)：經(jīng)2r/3s變換的三相電流給定波形； 圖(h)：定子磁鏈軌跡； 圖(i)：轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速曲線 五、仿真結(jié)果分析 從以上的仿真結(jié)果中可以看到，在矢量控制下，轉(zhuǎn)速上升平穩(wěn)，加載后略有下降但隨即恢復(fù)，在0.35s達到給定轉(zhuǎn)速時和0.6s加載時，系統(tǒng)調(diào)節(jié)器和電流、轉(zhuǎn)矩都有相應(yīng)的響應(yīng)。憂郁ATR和ApsiR都是帶有限幅限制的P

8、I調(diào)節(jié)器，在起動中兩個調(diào)節(jié)器都處于飽和限幅狀態(tài)，因此定子電流的轉(zhuǎn)矩和勵磁分量都保持不變，定子電流給定值不變〔圖(g)〕，所以在啟動過程中，定子電流根本保持不變〔圖(b)〕，實現(xiàn)了恒流啟動。 比擬圖(h)和圖(e)的磁鏈軌跡，帶磁鏈調(diào)節(jié)器后，在啟動階段，磁場的建立過程比擬平滑，磁鏈呈螺旋形增加，同時電動機轉(zhuǎn)矩也不斷上升；而不帶磁鏈調(diào)節(jié)器〔(圖e)〕時，在啟動初期磁鏈軌跡波動較大，也引起了轉(zhuǎn)矩的大幅度波動〔圖(c)〕。從轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速曲線也可以看到，帶磁鏈調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)起動轉(zhuǎn)矩較大。 六、 心得體會 通過本次對帶轉(zhuǎn)矩環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)仿真分析。對異步電動機的矢量控制方式有了初

9、步的認識與了解，同時也學(xué)習(xí)了仿真系統(tǒng)控制的一些根本步驟與方法，對MATLAB仿真軟件也有了進一步的認識，進一步熟悉了軟件的一些調(diào)試方法與技術(shù)，比如如何調(diào)試仿真運行時間，如何將仿真結(jié)果以圖的形式整理出來，如何對圖形進展美化與處理等等。在這整個過程中，既對異步電動機的矢量控制方式有了初步了解，也對MATLAB仿真軟件也有了進一步的認識，收獲確實很多，同時也提高了我學(xué)習(xí)知識的熱情，在今后的學(xué)習(xí)中，不斷將理論與實踐結(jié)合起來，才能更好的學(xué)習(xí)和掌握知識。 七、 參考文獻 1、 《電力電子、電機控制系統(tǒng)的建模和仿真》 機械工業(yè) 洪乃剛； 2、 百度文庫論文； 3、 互聯(lián)網(wǎng)； 9 / 9