电机数学模型与仿真资料下载.pdf
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图5中功率器件1S、2S、3S和4S以及其反并联二极管组成了一个H桥,可实现直流电机的可逆四象限运行。
ASR*ai*ai+ACRDCMotorChopper图4斩波控制的双闭环直流调速系统eRLDSg+-VDDSSSD图5双闭环直流调速系统主电路4.Matlab仿真框图仿真框图双闭环调速系统的Matlab仿真框图如图6所示。
图中转速调节器和电流调节器均为PI调节器,斩波器是H桥变换器。
?
图6双闭环直流调速系统的Matlab仿真框图5.仿真结果仿真结果仿真结果如图7、图8和图9所示。
00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-80-60-40-20020406080time(s)Ua(V)图7滤波后的电枢电压(截止频率为500Hz)?
00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-10-50510time(s)LoadTorque(N*m)00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-20-1001020time(s)EletromagneticTorque(N*m)图8负载转矩和电磁转矩00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-60-40-200204060time(s)ArmatureCurrent(A)00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-150-100-50050100150time(s)Rotorspeed(r/min)图9电枢电流和转速?
参考文献参考文献1.IonBoldea,S.A.Nasar,ElectricDrives(2ndedition),Taylor&
Francis,2005,pp.119-140.2.PaulC.Krause,OlegWasynczuk,ScottD.Sudhoff.Analysisofelectricmachineryanddrivesystems(2ndedition),JohnWileyandSons,NewYork,2002,pp.427-476.3.陈伯时,电力拖动自动控制系统运动控制系统(第3版),机械工业出版社,2009,pp.1-50。
电压型电压型PWM逆变器逆变器建模建模与仿真与仿真1.SPWM电压型逆变器电压型逆变器1.1SPWM逆变器的数学模型逆变器的数学模型根据SPWM控制的基本原理,设三角载波与正弦调制波的频率之比为载波比,记为fK;
三角载波的正弦调制波的幅值之比为调制比,记为aK。
为保持三相系统之间的对称性,以及每相正、负半周的对称性,载波比fK应取为3的整数倍,并且应为奇数,即3(21),1,2,fKii=;
而调制比1aK。
如图1所示,设三相图1SPWM正弦波与三角波信号正弦波信号的幅值为1,其数学表达式可写为1112sin()22sin()322sin()3rarbrcutTutTutT=+(1.1)式中,1T为正弦波的周期。
三角波信号的表达式则为22224
(1)(0)24(3)(0)2acaTtKtTuTtKtT=+(1.2)式中,2T为正弦波的周期,且12/fTTK=。
SPWM电压型逆变器一般是180导通型,即任何时刻,三相桥臂的每一相总有一个开关器件处于导通状态,而另一个处于关断状态,并且当正弦波信号ru大于三角波信号cu时,?
上桥臂的开关器件导通;
而当正弦波信号ru小于或等于三角波信号cu时,下桥臂的开关器件导通。
这样,设立三个开关相变量(1,2,3)iVi=就能很方便的得到逆变器的输出线电压,也就是电动机定子端的输入电压。
1()1,2,31()rcircuuViuu=(1.3)线电压可表示为()(1,2,3;
1,2,3;
)2djkjkUUVVjkjk=(1.4)式中,dU为直流电源电压。
2dU2dUabc1S3S5S4S6S2SRLog图2SPWM电压型逆变器主电路下面推导负载对称情况下逆变器的输出相电压aoU、boU、coU。
如图2所示,又逆变器输出端至直流电源中线点g的电压为agaoogbgboogcgcoogUUUUUUUUU=+=+=+(1.5)式中,ogU为负载中性点与直流电源中性点之间的电压。
在对称负载条件下,0aobocoUUU+=,由式(1.5)可得()/3ogagbgcgUUUU=+(1.6)将式(1.6)代回式(1.5),得
(2)/3
(2)/3
(2)/3aoagbgcgboagbgcgcoagbgcgUUUUUUUUUUUU=+=+(1.7)由式(1.4)可知?
00.0050.010.0150.020.025-400-300-200-1000100200300400AB线电压t(s)Uab00.0050.010.0150.020.025-300-200-1000100200300A相电压t(s)Ua0123222dagdbgdcgUUVUUVUUV=(1.8)将式(1.8)代入式(1.7),得123123123
(2)6
(2)6
(2)6daodbodcoUUVVVUUVVVUUVVV=+=+(1.9)1.2仿真实例仿真实例下面是一个实例(SPWM.m),有关参数为:
直流电压390VdU=,正弦波信号频率150Hzf=,载波比21fK=,调制比4/3aK=。
仿真得到的线电压和相电压分别如3所示。
a)b)图3SPWM电压型逆变器输出电压的仿真波形a)线电压b)相电压%SPWM电压型逆变器的数学模型%参数输入clccloseallclearallUd=390;
%直流母线电压F1=50;
%调制波的频率?
h=1e-6;
%仿真步长Tend=0.025;
%仿真时间Kf=21;
%调制比Ka=4/3;
%载波比(三角波/正弦波)F2=Kf*F1;
T1=1/F1;
T2=1/F2;
P
(1)=0;
P
(2)=2*pi/3;
P(3)=4*pi/3;
%MainProgramt=0;
i=1;
whilet=Tendtt2=rem(t,T2);
%生成三角载波iftt2A2%开关函数S(k)=1;
elseS(k)=-1;
endend%逆变器输出线电压Uab=(S
(1)-S
(2)*Ud/2;
Ubc=(S
(2)-S(3)*Ud/2;
Uca=(S(3)-S
(1)*Ud/2;
%逆变器输出端至直流中性点的电压Uag=S
(1)*Ud/2;
Ubg=S
(2)*Ud/2;
Ucg=S(3)*Ud/2;
%负载电机相电压Ua0=(2*Uag-Ubg-Ucg)/3;
Ub0=(-Uag+2*Ubg-Ucg)/3;
Uc0=(-Uag-Ubg+2*Ucg)/3;
%-tx(i)=t;
Uaby(i)=Uab;
Ubcy(i)=Ubc;
Ucay(i)=Uca;
Uagy(i)=Uag;
Ubgy(i)=Ubg;
Ucgy(i)=Ucg;
Ua0y(i)=Ua0;
Ub0y(i)=Ub0;
Uc0y(i)=Uc0;
A1y(i)=A1;
A2y(i)=A2;
t=t+h;
i=i+1;
end%-figure
(1);
plot(tx,Uaby);
title(AB线电压);
xlabel(t(s);
ylabel(Uab);
grid;
figure
(2);
plot(tx,Ubcy);
title(BC线电压);
ylabel(Ubc);
figure(3);
plot(tx,Ucay);
title(CA线电压);
ylabel(Uca);
figure(4);
plot(tx,Uagy);
title(AG电压);
ylabel(Uag);
figure(5);
plot(tx,Ubgy);
title(BG电压);
ylabel(Ubg);
figure(6);
plot(tx,Ucgy);
title(CG电压);
ylabel(Ucg);
figure(7);
plot(tx,Ua0y);
title(A相电压);
ylabel(Ua0);
figure(8);
plot(tx,Ub0y);
title(B相电压);
ylabel(Ub0);
figure(9);
plot(tx,Uc0y);
title(C相电压);
ylabel(Uc0);
2.基于基于Simulink的的PWM逆变器通用模型逆变器通用模型PWM逆变器在自动控制系统,如交流变频调速、高频开关电源以及功率因数校正等系统中的应用颇为广泛,而PWM逆变器的控制模式有多种多样,为此对于系统仿真而言,搭建PWM逆变器的通用仿真模块就显得尤为必要。
本节建立三相全桥PWM逆变器数学模型和仿真模型,该模型简单易懂,通用性好,仿真效率高,被给出在SPWM逆变器、CHBPWM逆变器和SVPWM逆变器仿真中的实例。
2.1PWM逆变器的通用数学模型逆变器的通用数学模型PWM逆变器常用的功率开关器件有大功率晶体管(GTR)、功率场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等,对于三相全桥结构,这些开关器件的数目为6个。
为具有一般性,在仿真过程中可以用一个理想的开关(1,2,3,4,5,6
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