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文檔簡介
1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上異步電動機按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)仿真指導書一、實驗目的:深入理解異步電動機的矢量控制策略。了解基于MATLAB仿真實現(xiàn)異步電動機矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的構成。掌握異步電動機矢量控制系統(tǒng)的分析、設計、調(diào)試方法。二、實驗開發(fā)設計原理:(1)本實驗的異步電機FOC交流調(diào)速控制系統(tǒng)總框圖如下圖所示:圖1 異步電機FOC交流調(diào)速控制系統(tǒng)框圖 采用雙閉環(huán)結構,空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)控制策略,內(nèi)環(huán)是調(diào)節(jié)電流的電流環(huán),外環(huán)是調(diào)節(jié)轉速的轉速環(huán),都采用PI控制調(diào)節(jié)。(2)程序設計內(nèi)容本實驗的程序設計主要包含以下模塊: Clark-Park變換模塊;轉子磁鏈位置計算模塊(磁通觀
2、測定向);速度PI調(diào)節(jié)器模塊;轉矩電流PI調(diào)節(jié)器模塊;勵磁電流PI調(diào)節(jié)器模塊;磁鏈PI調(diào)節(jié)器模塊;Park逆變換模塊;svpwm模塊。三、仿真設計舉例:鼠籠異步電動機銘牌數(shù)據(jù)為:額定功率,額定電壓,額定電流,額定轉速,額定頻率,定子繞組Y聯(lián)接。由實驗測得定子電阻,轉子電阻,定子漏感,電感,轉子漏感,轉子自感,定、轉子互感,轉子參數(shù)已折合到定子側,系統(tǒng)的轉動慣量,初始轉差率s=1。設計三相電流閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)。用MATLAB仿真軟件,建立異步電動機的仿真模型(參考exercise6_4_0)。解:由題知:額定轉速,額定頻率,則電動機極對數(shù),額定轉速;設三相正弦對稱電流、,轉子電磁時間常數(shù)
3、,電動機穩(wěn)定運行在額定工作狀態(tài)時,得1、ACR(電流調(diào)節(jié)器)按典型I型系統(tǒng)設計逆變器由課本運動控制系統(tǒng)P179式(6-81)知異步電動機的傳遞函數(shù)為:。其中,。異步電機電流濾波圖2 電流環(huán)傳遞函數(shù)框圖圖中電流調(diào)節(jié)器ACR采用PI調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)可寫成電流環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為由工程設計法P80,知和一般比小得多,可以當做小慣性群而近似的看做是一個慣性環(huán)節(jié),其時間常數(shù)為。所以選擇,便校正成典型I型系統(tǒng),因此,其中:; 一般情況下,希望超調(diào)量,可選擇,則。式中為逆變器放大倍數(shù),(600V)為逆變器直流側電壓;為PWM周期取0.0001s;考慮到電磁時間常數(shù),電流閉環(huán)控制等效為一階慣性環(huán)節(jié),其時間常數(shù)
4、取Ti=0.001sec,電流環(huán)按典型二型系統(tǒng)設計, ,因此選擇為電流濾波器時間常數(shù)。所以電流環(huán)的PI參數(shù):,。代入?yún)?shù)得。2、ASR(速度調(diào)節(jié)器)按典型II型系統(tǒng)設計電流環(huán)等效 由工程設計法P82知,電流環(huán)在轉速環(huán)中等效為一階慣性環(huán)節(jié)。轉速濾波a圖3 速度環(huán)傳遞函數(shù)框圖轉速調(diào)節(jié)器ASR采用PI調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)可寫成轉速環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)為其中,為轉速環(huán)濾波器時間常數(shù), 。和電流環(huán)中一樣,把時間常數(shù)為和的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來,近似成一個時間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié),其中。再令轉速環(huán)開環(huán)增益,則按跟隨和抗擾性能都較好的原則,取中頻寬h=5,則,電流環(huán)等效3、AR(磁鏈調(diào)節(jié)器)按典型I型系統(tǒng)設計磁鏈濾波圖
5、4 磁鏈環(huán)傳遞函數(shù)框圖磁鏈調(diào)節(jié)器AR采用PI調(diào)節(jié)器,其傳遞函數(shù)可寫成磁鏈環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)為其中轉子電磁時間常數(shù) ,電流閉環(huán)控制等效慣性時間常數(shù),為轉子磁鏈環(huán)濾波器時間常數(shù), 取。和電流環(huán)中一樣,把時間常數(shù)為和的兩個小慣性環(huán)節(jié)合并起來,近似成一個時間常數(shù)為的慣性環(huán)節(jié),其中,(磁鏈環(huán)按典型二型系統(tǒng)設計,磁鏈閉環(huán)控制等效時間常數(shù))。選擇,便校正成典型I型系統(tǒng),因此,其中:; 在一般情況下,希望超調(diào)量,可選擇,則,4、異步電機矢量控制仿真模型如下圖:(注此版本是MATLAB 2012b)首先從模塊庫中拖出異步電動機模型,其搜索路徑為:Simscape庫-SimpowerSystems-Machines-
6、Asynchronous Machine SI Units. 如下圖。逆變器(IGBT Inverter)搜索路徑為:Simscape庫-SimpowerSystems-Machines-Power Electronics-Universal Bridge. 如下圖。雙擊此模塊按下圖配置。 逆變器直流側電源搜索路徑為:Simscape庫-SimpowerSystems- Electronical Sources-DC Voltage Source.如下圖。Powergui模塊的搜索路徑為:Simscape庫-SimpowerSystems-powergui.如下圖。雙擊此模塊按如下圖配置Dis
7、crete SV PWM Generator模塊的搜索路徑為:Simscape庫-SimpowerSystems-Extra Library- Discrete Control Blocks-Discrete SV PWM Generator.如下圖。雙擊此模塊按如下圖設置。仿真圖中ACR結構如下圖所示:圖中Fcn設置為,Switch設置為,其他模塊采用默認值即可。ASR結構如下圖所示:(其限幅值取12)AFR(磁鏈調(diào)節(jié)器)結構如下圖所示:(其限幅值取0.74)轉子磁鏈計算模塊Phir:,內(nèi)部結構如下圖所示其中Flux Calculation模塊內(nèi)部結構如下:Teta Calculation模塊內(nèi)部結構如下:計算過程中濾波器是連續(xù)的,而仿真過程中用到的濾波器都是離散化的,如仿真圖中的,其對應的是d、q電流環(huán)的濾波器,離散化后為;速度環(huán)濾波器離散化后為;磁鏈環(huán)濾波器離散化后為。濾波器路徑為:Simulink庫-Discrete- Discrete Filter.電流環(huán)Discrete Filter的模塊配置如下:最后按下圖配置一些參數(shù):單擊工具欄中的Simulation,選擇其下的Model Configu
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