带转矩内环转速、磁链闭环矢量控制系统仿真模型.doc

... ... 电气与电子信息工程学院《计算机仿真技术》答卷名称: 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统仿真专业名称: 电气工程及其自动化班级: 电气工程及其自动化 2011 (3 )班学号: 201140220335 姓名: 范瑞恒指导教师: 陈学珍... ... 系统原理: 1. 坐标变换的思路坐标变换的目的是将交流电动机的物理模型变换成类似直流电动机的模式,这样变换后,分析和控制交流电动机就可以大大简化。以产生同样的旋转磁动势为准则,在三相坐标系上的定子交流电流 Ai 、 Bi 、 Ci ,通过三相——两相变换可以等效成两相静止坐标系上的交流电流?i 和?i , 再通过同步旋转变换, 可以等效成同步旋转坐标系上的直流电流 di 和 qi 。如果观察者站到铁心上与坐标系一起旋转,他所看到的就好像是一台直流电动机。把上述等效关系用结构图的形式画出来, 得到图 l。从整体上看, 输人为 A,B,C 三相电压, 输出为转速?, 是一台异步电动机。从结构图内部看,经过 3/2 变换和按转子磁链定向的同步旋转变换,便得到一台由 mi 和 ti 输入,由?输出的直流电动机。图1 异步电动机的坐标变换结构图... ... ( 代表磁动势) 的空间矢量, 所以这样通过坐标变换实现的控制系统就称为矢量控制系统(VectorControlSystem) ,简称 VC 系统。 VC 系统的原理结构如图 2 所示。图中的给定和反馈信号经过类似于直流调速系统所用的控制器,产生励磁电流的给定信号*mi 和电枢电流的给定信号*ti ,经过反旋转变换 1? VR 一得到*?i 和*?i ,再经过 2/3 变换得到*Ai 、*Bi 和*Ci 。把这三个电流控制信号和由控制器得到的频率信号 1?加到电流控制的变频器上,所输出的是异步电动机调速所需的三相变频电流。图2 矢量控制系统原理结构图按照矢量控制系统原理结构图模仿直流调速系统进行控制时,可设置磁链调节器 RA?和转速调节器 ASR 分别控制 r?和?,如图 4a所示。把 ASR 的输出信号除以 r?, 当控制器的坐标反变换与电机中的坐标变换对消, 且变频器的滞后作用可以忽略时, 此处的(÷ r?) 便可与电机模型中的(× r?) 对消, 两个子系统就完全解耦了。这时, 带除法环节的矢量控制系统可以看成是两个独立的线性子系统如图 4b。应该注意, 在异步电动机矢量变换模型中的转子磁链 r?和它的相... ... 位角?都是在电动机中实际存在的, 而用于控制器的这两个量却难以直接测得, 只能采用磁链模型计算, 在图 4a 中冠以符号“^”以示区别。因此, 上述两个子系统的完全解耦只有在下面三个假定条件下才能成立: (1) 转子磁链的计算值等于其实际值: (1) 转子磁链的计算值 r??等于其实际值 r?(2) 转子磁链定向角的计算值??等于其实际值?; (3) 忽略电流控制变频器的滞后作用。(a) (b) 图4 带除法环节的解耦矢量控制系统(a )矢量控制系统(b )两个等效的线性子系统 RA?——磁链调节器 ASR ——转速调节器在按转子磁链定系那个矢量控制系统中,主要是为了转速和转子磁... ... 链解耦。提高转速和磁链闭环控制系统解耦性能的方法是在转速换内增设转矩控制环,如图( 1)。转矩内环之所以有助于解耦, 是因为磁链对控制对象的影响相当于一种干扰作用, 转矩内环可以抑制这个扰动, 从而改造了转速子系统。要实现按转子磁链定向控制的 VC 系统,还必须获得转子磁链信号, 在实用系统中, 多是借助转子磁链模型, 实时计算磁链的幅值和相位。基于 MATLAB 工具箱的仿真, 实际上是根据系统的数学模型进行计算。正确地理解各模块的含义和性质以及参数的正确确定, 是建立仿真模型的关键。 3. 仿真模型( 1) 主电路的建模和参数的设置在矢量控制系统调速系统中, 主电路是由直流电压源、逆变器及交流电动机等组成。对于电流控制逆变器, 可以采用电力电子模块组成中选取“ Universal Bridge ”模块。具体的参数为: 电动机选择: 380V 、 50Hz 、两对磁极??435 .0 sR mH L s002 .0 1? mH L r002 .0 1? mH L m069 .0? 219 .0m kg J???? 816 .0 rR ... ... 逆变器电源为 510V 定子绕组自感 mH LLL sms071 .0002 .0069 .0 1?????转子绕组自感 mH LLL rmr071 .0002 .0069 .0 1?????漏磁系数 056 .0/1 2??? rsmLLL?转子时间常数 087 .0816 .0/071 .0/??? rrrRLT 设