simulink带转矩内环的转速磁链闭环控制的矢量控制资料Word文件下载.docx
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…(7),显然这是典型I型系统的开环传递函数形式。
为了便于仿真,假设电机参数如下:
定子互感和转子互感:
L_m=34.7e-3
定子电阻:
R_s=0.087
转子电阻:
R_r=0.228
定子漏感和转子漏感:
L_lr=L_ls=0.8e-3
极对数:
n_p=2
转动惯量:
J=1.662
转子磁链:
Psi_r=1
代入上述数值到G(s)可得
易知该I型系统的阻尼比和振荡频率有如下关系:
…(8)。
若今要求磁链调节曲线超调量、调节时间。
根据自动控制理论,一旦超调量和调整时间确定了,典型I型系统的特征参数和可由
确定,于是可解得=0.6901、=62.6483,再将和代入(8)式解得、=0.0116,=202.77,=0.2316
图5转子磁链的开环传递函数波特图
2矢量控制系统的仿真
在MATLAB下作系统仿真模型,如图6所示。
图6MATLAB下作系统仿真模型
各个子模块的仿真模型如图7~12所示:
图7电流滞环脉冲发生
图8按转子磁链定向的转子磁链电流模型
图9磁链调节器的模型
图10转速调节器的模型
图11转矩调节器的模型
图12generation
仿真结果如图13—23:
图13A相电流波形
图14iSq图形
图15iSd图形
图16转速输出图形
图17经2r/3s变换的三相电流给定波形
图18转速调解器输出
图19转矩调节器输出
图20磁链调节器ApsiR输出
图21定子磁链轨迹
图22转矩—转速曲线
图23电动机输出转矩
下面对本例做出简单的分析与说明:
带转矩内环的转速,磁链闭环矢量控制系统的主电路采用电流滞环控制型逆变器。
在控制电路中,在转速环后增加了转矩内环,转速调节器ASR的输出是转矩调节器ATR的给定Te*,而转矩的反馈信号Te,则通过矢量控制方程计算得到。
电路中的磁链调节器ApsiR用于对电动机的定子磁链的控制,并设置了电流变换和磁链观测环节,ATR和ApsiR的输出分别是定子电流的转矩分量i*st和励磁分量i*sm。
i*st,i*sm经过2r/3s变换后得到三相定子电流的给定值i*sA,i*sB,i*sC,,并通过电流滞环控制PWM逆变器控制电动机定子的三相电流。
带磁链和转矩闭环的矢量控制系统仿真模型如图6所示。
期中直流电源DC,逆变器inverter,电动机motor和电动机测量模块组成了模型的主电路,逆变器的驱动信号由滞环脉冲发生器模块产生。
三个调节器ASR,ATR和ApsiR均是带输出限幅的PI调节器。
转自磁链观测采用二相同步旋转坐标系上的磁链模型,函数模块Fcn用于对转矩的计算,dq0-to-abc模块用于2r/3s的坐标变换。
调节器的参数见附录,模型的仿真算法为ode23tb.
在给定转速为1400r/min,空载起动,在0.6s是加载60N·
m,系统的仿真结果如前图所示。
在波形中可以看到,在矢量控制下,转速上升平稳,加载后稍有下降但随即恢复,在0.35s达到给定转速时和0.6s加载时,系统调节器和电流,转矩都有相应的响应。
由于ATR和ApsiR都是带限幅的PI调节器,在起动中俩个调节器都处于饱和限幅状态,因此定子电流的转矩和励磁分量都保持不变,定子的给定值i*sA,i*sB,i*sC也不变,所以在起动的过程中,定子电流基本保持不变实现了恒电流起动。
由图可以看出,在起动阶段,磁场的建立过程比较平滑,磁链呈螺旋形增加,同时电动机转矩不断上升;
而不带磁链调节器时,起动初期磁链轨迹波动较大,也引起了转矩的大幅度波动。
从转矩—转速曲线也可以看到,带磁链调节器的系统起动转矩较大。
附录
仿真参数一览表:
电动机选择:
380V、50Hz、两对磁极
逆变器电源为510V
定子绕组自感
转子绕组自感
漏磁系数
转子时间常数
PI调节器参数
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