基于轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶靠刂谱冾l調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真

1、文章編號(hào) :1004 289X (2007 02-0035-02基于轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶靠刂谱冾l調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真 陳學(xué)珍(黃石理工學(xué)院電氣學(xué)院 , 湖北黃石 435003摘要 :介紹了轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的原理及數(shù)學(xué)模型的建立 , 并給出了仿真結(jié)果 , 通過(guò)仿真 結(jié)果證明了此模型的正確可行性。關(guān)鍵詞 :轉(zhuǎn)子磁鏈 ; 異步電動(dòng)機(jī) ; 仿真中圖分類號(hào) :TM 343文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :BM odeling and Simulation Based on VariableFrequency Reg ulation Speed Syst em of R otor Linkage V ector C

2、ontrol CH E N X ue -z hen(Huang shi College of Science and Engineering , Huang shi 435003, China Abstract :T he paper introduces the principle and mathematical model of asy nchronous m otor r eg ulation speed sy stem by directional contr ol o f rotor linkage, and gives sim ulated r esults. T he simu

3、lated results sho w that the model is co rrect and w orkable .Key w ords :rotor linkage; asynchronous motor ; simulation1引言矢量控制是為了改善轉(zhuǎn)矩控制性能 , 最終實(shí)施對(duì)定子電流的控制 , 而轉(zhuǎn)子磁鏈僅受控于定子電流的勵(lì)磁分量 , 電磁轉(zhuǎn)矩僅受控于轉(zhuǎn)矩分量 , 通過(guò)分別控制勵(lì)磁電流分量與轉(zhuǎn)矩電流分量 , 實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩與磁鏈的解耦控制。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制就是將公共坐標(biāo)系統(tǒng)建立在轉(zhuǎn)子定向磁場(chǎng)上的矢量控制方法。在 M T 坐標(biāo)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向后 , 定子電流的兩個(gè)分量實(shí)現(xiàn)了解耦 ,i

4、 M 1唯一確定磁鏈 r 的穩(wěn)態(tài)值 , i T1只影響轉(zhuǎn)矩 , 與直流電動(dòng)機(jī)中的勵(lì)磁電流和電樞電流相對(duì)應(yīng) , 轉(zhuǎn)子方程大大簡(jiǎn)化 , 實(shí)現(xiàn)了磁通和轉(zhuǎn)矩之間的解耦。 這樣簡(jiǎn)化了多變量、 強(qiáng)耦合的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的控制問(wèn)題。 2矢量控制調(diào)速系統(tǒng)原理圖 1是異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)原理框圖。 在該系統(tǒng)中 , 磁鏈給定 r *為固定值 , 經(jīng) i d *(i M1* 計(jì)算 電路得到定子電流勵(lì)磁分量給定值 i d *(i M 1* , 定子電 流轉(zhuǎn)矩分量給定值 i q *(i T1* 來(lái)自轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器械和 i q * (i T1* 計(jì)算電路的輸出。 i d *(i M1* 和 i q *(i T1* 經(jīng)

5、同步 旋轉(zhuǎn) d -q 坐標(biāo)系到靜止 a-b-c 坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換 , 變頻器及異步電動(dòng)機(jī)。為了使定子三相電流的實(shí)際值 等于給定值 , 系統(tǒng)中設(shè)置了以 ACR 為核心的電流控制 系統(tǒng)。該電流控制系統(tǒng)的反饋輸入采用與直流調(diào)速中 相同的交流電流檢測(cè)方法獲得定子三相電流實(shí)際值 , 經(jīng) 3S /2S 和 2S /3S 變換環(huán)節(jié)輸出 , 作為直流電流調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的反饋信號(hào) i M1、 i T1。另設(shè)置了標(biāo)量解耦環(huán)節(jié)以提 高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能 ; 系統(tǒng)中還設(shè)置了以 ASR 為核心 , 采用無(wú)速度傳感器技術(shù)的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng) ; M T 到 a b c 的坐標(biāo)變換所需要的位置角 是由電流模 型和 計(jì)算電路得到 ,

6、由于異步電動(dòng)機(jī)的電流模型是 采用定子電流勵(lì)磁分量的轉(zhuǎn)矩分量給定值來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)子 磁鏈的磁鏈位置角 , 其本質(zhì)為磁鏈開環(huán)。圖 1異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)原理框圖35 電氣開關(guān) (2007. N o . 23系統(tǒng)中主要環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型(1 定子電流勵(lì)磁分量給定值 i M1*計(jì)算電路 在不考慮弱磁時(shí) , 異步電動(dòng)機(jī)定子電流勵(lì)磁分量給定值 i M1*可以通過(guò)轉(zhuǎn)子磁鏈給定值 r *來(lái)計(jì)算 , 其中i M 1*=r */L m , L m 為定子、 轉(zhuǎn)子兩相繞組之間的互感。(2 定子電流轉(zhuǎn)矩分量給定值 i T1*計(jì)算電路 異步電動(dòng)機(jī)定子電流轉(zhuǎn)矩分量給定值 i T1*可以通 過(guò)電磁轉(zhuǎn)矩給定值 T *來(lái)計(jì)算 ,

7、T *來(lái)自于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出 , i T1*=4L r T */(3p m L m r * 其中 L r 為轉(zhuǎn)子繞 組的自感 , p m 為電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。(3 電流模型r *=L m /(1+T r s , 其中 T r 為轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)。(4 轉(zhuǎn)子磁鏈位置角 計(jì)算電路=( r + * d t , 而轉(zhuǎn)差頻率 *可通過(guò)定子 電流轉(zhuǎn)矩分量給定值 i T1*及電動(dòng)機(jī)參數(shù)來(lái)計(jì)算 , *=L m i T1*/(r *T r , 其中 r 為轉(zhuǎn)子角速度。(5 標(biāo)量解耦環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型解耦關(guān)系式為 u M1*=R s i M1*- s ! L s i T1*u T 1*=R s i T 1*- s ! L s

8、 i T1*+L m s r */L r其中 R s 為定子電阻 , s 為定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步角速 度 , ! 為總的漏感系統(tǒng) , L s 為定子繞組自感。(6 速度估計(jì)環(huán)節(jié)n =K 1(i T1*-i T1 d t (K 1為比例系數(shù) 4系統(tǒng)建模及仿真如圖 2磁鏈開環(huán)的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng) 仿真模型 , ASR 、 ACR 采用 PI 調(diào)節(jié)器。 圖 3、 圖 4為仿真 結(jié)果。圖 2電流模型磁鏈控制 仿真模型由圖 4可見 , 實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速有偏差 , 其誤差 很難通過(guò)調(diào)速成調(diào)節(jié)器參數(shù)來(lái)改善 , 要想調(diào)速系統(tǒng)有 成內(nèi)?？刂?, 內(nèi)模控制仿真模型如圖 5。 圖 6為圖 5仿真 結(jié)果。圖 3電流模型磁鏈開環(huán)給定速度及實(shí)際速度波形圖 4定子三相電流曲 線圖 5內(nèi)?？刂拼沛滈_環(huán)仿 真模型圖 6內(nèi)?？刂频拇沛滈_環(huán)速度波形5結(jié)論由圖 6可見 , 實(shí)際轉(zhuǎn)速在上升階段有偏差 , 在恒速 段與給定速度比較吻合 , 說(shuō)明此仿真模型的正確性和 精確性 , 也證明了轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的可行性。若此系統(tǒng)采用 DSP 控制器來(lái)實(shí)現(xiàn) , 精度會(huì) 更高。參考文獻(xiàn)1謝寶昌 . 電機(jī)的 DSP 控制技術(shù)及其應(yīng)用 M .北 京 :北京航空航天大學(xué)出