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

1、MATLAB期末作業(yè)第200頁 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型姓 名 韋善術(shù) 學(xué) 號(hào) P091812856 學(xué) 院 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 09電氣1班 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1、 摘要自20世紀(jì)80年代以來，交流調(diào)速發(fā)展很快，交流電動(dòng)機(jī)具有維護(hù)簡單、體積小、重量輕等特點(diǎn)，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(duì)帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。把異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的控制模型來控制交流電動(dòng)機(jī)了。直接矢量控制就是一種優(yōu)越的交流電機(jī)控制方式

2、，它模擬直流電機(jī)的控制方式使得交流電機(jī)也能取得與直流電機(jī)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(shí)現(xiàn)的原理矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵(lì)磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以腔制，并同時(shí)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)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型如下圖A所示。圖A：帶

3、轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型其中直流電源DC、逆變器inverter、電動(dòng)機(jī)motor和電動(dòng)機(jī)測量模塊組成了模型的主電路，逆變器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由滯環(huán)脈沖發(fā)生器模塊產(chǎn)生，分別如下圖（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Current model如下所示4、 仿真內(nèi)容：按上面總圖連接好仿真電路1、其電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置如下：電壓Un380V頻率fn50定子繞組電阻Rs0.435定子繞組漏感Lls0.0042轉(zhuǎn)子繞組電阻Rs0.816定子繞組漏感Lls0.0042互感Lm0.069轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

4、J0.189摩察系數(shù)F2極對(duì)數(shù)P22、 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ASR3.8（G1）0.8(G2)80-8075-75轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器ATR4.5(G3)12(G4)60-60-60磁鏈調(diào)節(jié)器ApsiR1.8(G5)100(G6)15-15-13注意：A. 在使用示波器時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，即將其中的5000個(gè)點(diǎn)去掉，這樣就可以獲得整個(gè)仿真圖形了; B.仿真實(shí)驗(yàn)開始時(shí)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(gè)仿真運(yùn)行時(shí)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

5、的示波器運(yùn)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(dòng)，在0.6s時(shí)加載602N.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)； 圖(b)：A相電流波形； 圖(c)：電動(dòng)機(jī)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

6、恢復(fù)，在0.35s達(dá)到給定轉(zhuǎn)速時(shí)和0.6s加載時(shí)，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PI調(diào)節(jié)器，在起動(dòng)中兩個(gè)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(lì)磁分量都保持不變，定子電流給定值不變（圖(g)），所以在啟動(dòng)過程中，定子電流基本保持不變（圖(b)），實(shí)現(xiàn)了恒流啟動(dòng)。比較圖(h)和圖(e)的磁鏈軌跡，帶磁鏈調(diào)節(jié)器后，在啟動(dòng)階段，磁場的建立過程比較平滑，磁鏈呈螺旋形增加，同時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也不斷上升；而不帶磁鏈調(diào)節(jié)器（(圖e)）時(shí)，在啟動(dòng)初期磁鏈軌跡波動(dòng)較大，也引起了轉(zhuǎn)矩的大幅度波動(dòng)（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(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。6、 心得體會(huì)通過本次對(duì)帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)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(duì)異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制方式有了初步的認(rèn)識(shí)與了解，同時(shí)也學(xué)習(xí)了仿真系統(tǒng)控制的一些基本步驟與方法，對(duì)MATLAB仿真軟件也有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，進(jìn)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(yùn)行時(shí)間，如何將仿真結(jié)果以圖的形式整理出來，如何對(duì)圖形進(jìn)行美化與處理等等。在這整個(gè)過程中，既對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制方式有了初步了解，也對(duì)MATLAB仿真軟件也有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，收獲確實(shí)很多，