交流調(diào)速系統(tǒng)仿真試驗

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一、試驗?zāi)康?/p>

1、了解交流異步電動機矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并能建立其仿真模型進行仿真試驗驗證。2、把握交流異步電動機采用磁場定向控制（FOC）變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理、優(yōu)缺點及應(yīng)

用場合。

3、把握交流異步電動機磁場定向控制中實現(xiàn)矢量變換的方法和意義。

a)了解交流異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制中滯環(huán)工作原理以及電壓空間矢量的概念。b)研究不同控制方式下有關(guān)控制參數(shù)變化對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與動態(tài)特性的影響。

二、試驗原理

1、交流異步電動機轉(zhuǎn)子磁場定向控制原理

1.1交流異步電動機數(shù)學(xué)模型

在介紹磁場定向控制原理前，先引入異步電機的數(shù)學(xué)模型。為了分析便利，先對三相異步電機做如下理想化假定：

（1）電機定轉(zhuǎn)子三相繞組完全對稱；

（2）定轉(zhuǎn)子表面光滑，無齒槽效應(yīng)，定轉(zhuǎn)子每相氣隙磁動勢在空間呈正弦分布；（3）磁飽和、渦流及鐵心損耗忽略不計。

在圖1所示的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下，其中a、b、c為三相定子繞組，?、?為兩相定子坐標(biāo)，

d、q為兩相轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，isd、isq、is?、is?分別是定子電流矢量is在d、q、?、?軸上的分量。

bq?isqis?is?sdisd?a,?is?c圖1.異步電機的坐標(biāo)系1.2交流異步電動機轉(zhuǎn)子磁場控制原理圖2所示的是異步電機磁場定向控制的框圖，利用空間矢量分析法，采用磁場定向?qū)⒍ㄗ与娏鬟M行CLARK變換和PARK變換（下文會對矢量變換進行介紹），得到在dq坐標(biāo)系下的勵磁反饋電流isd和轉(zhuǎn)矩反饋電流isq，與給定勵磁電流isdref和轉(zhuǎn)矩電流isqref，再經(jīng)過PARK逆變換輸出在??坐標(biāo)下的電壓，用來決定空間矢量的PWM波形輸出。速度反饋一方面用于與給定速度比較產(chǎn)生isqref，另一方面進入電流模型決定磁鏈的位置，并用于PARK和CLARK逆變換。通過采樣電機三相電流，經(jīng)過坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)子的同步坐標(biāo)下，在經(jīng)過電流環(huán)PI調(diào)理出適當(dāng)?shù)碾妷菏噶?，?jīng)過空間矢量發(fā)生器后去控制三相逆變器。這里在進行坐標(biāo)變換時需要知道轉(zhuǎn)子軸的位置，即圖1中的?角，可以通過定子電流矢量和電機轉(zhuǎn)子時間常數(shù)來獲得這一角度。

圖2.轉(zhuǎn)子磁場定向控制原理框圖

1.3、交流電動機模型在Malab中的實現(xiàn)為了簡化交流電機的建模繁雜工作，MATLAB推出的SimPowerSystems工具箱中定制封裝了系列電機模型，當(dāng)然包括在從前介紹的直流電機模型。SimPowerSystems工具箱中的交流電機模型位于Machines庫中，主要包括AsynchronousMachinepuUnits（標(biāo)么值單位制的異步電動機）、AsynchronousMachineSIUnits（國際單位制的異步電動機）、PermanentMagnetSynchronousMachine（永磁式同步電動機）、SimplifiedSynchronousMachinepuUnits（標(biāo)么值單位制的簡化同步機）、SimplifiedSynchronousMachineSIUnits（國際單位制的簡化同步機）等。在本試驗中采用國際單位制的異步電動機－AsynchronousMachineSIUnits。

異步電動機模型

電機測試信號分派器模塊

三、試驗內(nèi)容：

1、矢量控制變頻調(diào)速仿真

圖3：矢量控制變頻調(diào)速仿真圖*Calculation子模塊1）Iqs

2）DQ－ABC子模塊

3）TeatCalculation子模塊

4）ＡＢＣ-ＤＱ子模塊

*Calculation子模塊5）Ids

6）CurrentRegulator子模塊

7）ASR子模塊

8）異步電機參數(shù)：線電壓380；額定頻率5０Ｈｚ；;定子內(nèi)阻0.087Ω;定子漏感0.8ｍＨ；轉(zhuǎn)子內(nèi)阻0.228Ω；轉(zhuǎn)子漏感0.8ｍＨ；定、轉(zhuǎn)子漏