simulink帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制

1、帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制1 矢量控制系統(tǒng)的設(shè)計以典型I型系統(tǒng)來設(shè)計為了將系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)表示成典型I型系統(tǒng)的形式，磁鏈調(diào)節(jié)器設(shè)計為一個PI調(diào)節(jié)器與一個慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)，即其中、待定。于是磁鏈閉環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為。當(dāng)取=時，整理可得（7），顯然這是典型I型系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)形式。為了便于仿真，假設(shè)電機(jī)參數(shù)如下：定子互感和轉(zhuǎn)子互感：L_m=34.7e-3定子電阻：R_s=0.087轉(zhuǎn)子電阻：R_r=0.228定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感：L_lr=L_ls=0.8e-3極對數(shù)：n_p=2轉(zhuǎn)動慣量：J=1.662轉(zhuǎn)子磁鏈：Psi_r=1代入上述數(shù)值到G(s)可得。易知該I型系統(tǒng)的阻尼比和振蕩頻率有

2、如下關(guān)系：（8）。若今要求磁鏈調(diào)節(jié)曲線超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間。根據(jù)自動控制理論，一旦超調(diào)量和調(diào)整時間確定了，典型I型系統(tǒng)的特征參數(shù)和可由確定，于是可解得=0.6901、=62.6483，再將和代入（8）式解得、=0.0116，=202.77， =0.2316圖5 轉(zhuǎn)子磁鏈的開環(huán)傳遞函數(shù)波特圖2 矢量控制系統(tǒng)的仿真在MATLAB下作系統(tǒng)仿真模型，如圖6所示。圖6 MATLAB下作系統(tǒng)仿真模型各個子模塊的仿真模型如圖712所示:圖7電流滯環(huán)脈沖發(fā)生圖8按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型圖9 磁鏈調(diào)節(jié)器的模型圖10 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的模型圖11 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的模型圖12 generation仿真結(jié)果如圖1323:

3、圖13 A相電流波形 圖14 iSq 圖形 圖15 iSd圖形 圖16 轉(zhuǎn)速輸出圖形 圖17 經(jīng)2r/3s變換的三相電流給定波形 圖18 轉(zhuǎn)速調(diào)解器輸出 圖19 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出 圖20 磁鏈調(diào)節(jié)器ApsiR輸出 圖21 定子磁鏈軌跡 圖22 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速曲線 圖23 電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩下面對本例做出簡單的分析與說明：帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速，磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)的主電路采用電流滯環(huán)控制型逆變器。在控制電路中，在轉(zhuǎn)速環(huán)后增加了轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出是轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器ATR的給定Te*,而轉(zhuǎn)矩的反饋信號Te，則通過矢量控制方程計算得到。電路中的磁鏈調(diào)節(jié)器ApsiR用于對電動機(jī)的定子磁鏈的控制，并設(shè)置了電流變換

4、和磁鏈觀測環(huán)節(jié)，ATR和ApsiR的輸出分別是定子電流的轉(zhuǎn)矩分量i*st和勵磁分量i*sm。i*st ,i*sm經(jīng)過2r/3s變換后得到三相定子電流的給定值i*sA,i*sB,i*sC,并通過電流滯環(huán)控制PWM逆變器控制電動機(jī)定子的三相電流。帶磁鏈和轉(zhuǎn)矩閉環(huán)的矢量控制系統(tǒng)仿真模型如圖6所示。期中直流電源DC，逆變器inverter,電動機(jī)motor和電動機(jī)測量模塊組成了模型的主電路，逆變器的驅(qū)動信號由滯環(huán)脈沖發(fā)生器模塊產(chǎn)生。三個調(diào)節(jié)器ASR,ATR和ApsiR均是帶輸出限幅的PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)自磁鏈觀測采用二相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的磁鏈模型，函數(shù)模塊Fcn用于對轉(zhuǎn)矩的計算，dq0-to-abc模塊用于

5、2r/3s的坐標(biāo)變換。調(diào)節(jié)器的參數(shù)見附錄，模型的仿真算法為ode23tb.在給定轉(zhuǎn)速為1400r/min，空載起動，在0.6s是加載60N·m，系統(tǒng)的仿真結(jié)果如前圖所示。在波形中可以看到，在矢量控制下，轉(zhuǎn)速上升平穩(wěn)，加載后稍有下降但隨即恢復(fù)，在0.35s達(dá)到給定轉(zhuǎn)速時和0.6s加載時，系統(tǒng)調(diào)節(jié)器和電流，轉(zhuǎn)矩都有相應(yīng)的響應(yīng)。由于ATR和ApsiR都是帶限幅的PI調(diào)節(jié)器，在起動中倆個調(diào)節(jié)器都處于飽和限幅狀態(tài)，因此定子電流的轉(zhuǎn)矩和勵磁分量都保持不變，定子的給定值i*sA,i*sB,i*sC也不變，所以在起動的過程中，定子電流基本保持不變實現(xiàn)了恒電流起動。由圖可以看出，在起動階段，磁場的建立過程比較平滑，磁鏈呈螺旋形增加，同時電動機(jī)轉(zhuǎn)矩不斷上升；而不帶磁鏈調(diào)節(jié)器時，起動初期磁鏈軌跡波動較大，也引起了轉(zhuǎn)矩的大幅度波動。從轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速曲線也可以看到，帶磁鏈調(diào)節(jié)器的系