异步电动机仿真指导书精要.docVIP

异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统仿真 指导书 一、实验目的： ⒈深入理解异步电动机的矢量控制策略。 ⒉了解基于MATLAB仿真实现异步电动机矢量控制变频调速系统的构成。 ⒊掌握异步电动机矢量控制系统的分析、设计、调试方法。 二、实验开发设计原理： （1）本实验的异步电机FOC交流调速控制系统总框图如下图所示： 图1 异步电机FOC交流调速控制系统框图 采用双闭环结构，空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制策略，内环是调节电流的电流环，外环是调节转速的转速环，都采用PI控制调节。 （2）程序设计内容 本实验的程序设计主要包含以下模块： Clark-Park变换模块；转子磁链位置计算模块（磁通观测定向）；速度PI调节器模块；转矩电流PI调节器模块；励磁电流PI调节器模块；磁链PI调节器模块；Park逆变换模块；svpwm模块。 三、仿真设计举例： 鼠笼异步电动机铭牌数据为：额定功率，额定电压，额定电流，额定转速，额定频率，定子绕组Y联接。由实验测得定子电阻，转子电阻，定子漏感，电感，转子漏感，转子自感，定、转子互感，转子参数已折合到定子侧，系统的转动惯量，初始转差率s=1。设计三相电流闭环控制的矢量控制系统。用MATLAB仿真软件，建立异步电动机的仿真模型（参考exercise6_4_0）。 解：由题知：额定转速，额定频率，则电动机极对数，额定转速；； 设三相正弦对称电流 、 、 ， 转子电磁时间常数 ， 电动机稳定运行在额定工作状态时 ，得 1、ACR（电流调节器）按典型I型系统设计 由课本《运动控制系统》P179式（6-81）知异步电动机的传递函数为：。其中，。 图2 电流环传递函数框图 图中电流调节器ACR采用PI调节器，其传递函数可写成 电流环的开环传递函数为 由工程设计法P80，知和一般比小得多，可以当做小惯性群而近似的看做是一个惯性环节，其时间常数为。所以选择，便校正成典型I型系统，因此 ，其中：； 一般情况下，希望超调量，可选择，，则。式中为逆变器放大倍数，（600V）为逆变器直流侧电压；为PWM周期取0.0001s； 考虑到电磁时间常数，电流闭环控制等效为一阶惯性环节，其时间常数取Ti=0.001sec，电流环按典型二型系统设计， ，因此选择为电流滤波器时间常数。 所以电流环的PI参数：，，。代入参数得。 2、ASR（速度调节器）按典型II型系统设计 由工程设计法P82知，电流环在转速环中等效为一阶惯性环节。 图3 速度环传递函数框图 转速调节器ASR采用PI调节器，其传递函数可写成 转速环开环传递函数为 其中，为转速环滤波器时间常数， 。和电流环中一样，把时间常数为和的两个小惯性环节合并起来，近似成一个时间常数为的惯性环节，其中。 再令转速环开环增益，则 按跟随和抗扰性能都较好的原则，取中频宽h=5，则 ， 3、AψR（磁链调节器）按典型I型系统设计 图4 磁链环传递函数框图 磁链调节器AψR采用PI调节器，其传递函数可写成 磁链环开环传递函数为 其中转子电磁时间常数 ，电流闭环控制等效惯性时间常数，为转子磁链环滤波器时间常数, 取。和电流环中一样，把时间常数为和的两个小惯性环节合并起来，近似成一个时间常数为的惯性环节，其中，（磁链环按典型二型系统设计，磁链闭环控制等效时间常数）。选择，便校正成典型I型系统，因此 ， 其中：； 在一般情况下，希望超调量，可选择，，则 ， ，， 4、异步电机矢量控制仿真模型如下图：(注此版本是MATLAB 2012b) 首先从模块库中拖出异步电动机模型，其有哪些信誉好的足球投注网站路径为：Simscape库-SimpowerSystems-Machines-Asynchronous Machine SI Units. 如下图。 逆变器(IGBT Inverter)有哪些信誉好的足球投注网站路径为：Simscape库-SimpowerSystems-Machines-Power Electronics-Universal Bridge. 如下图。双击此模块按下图配置。 逆变器直流侧电源有哪些信誉好的足球投注网站路径为：Simscape库-SimpowerSystems- Electronical Sources--DC Voltage Source.如下图。 Powergui模块的有哪些信誉好的足球投注网站路径为：Simscape库-SimpowerSystems-powergui.如下图。 双击此模块按如下图配置 Discrete SV PWM Generator模块的有哪些信誉好的足球投注网站路径为：Simscape库-SimpowerSystems-Extra Library- Discrete Control Blocks-Discrete SV PWM Generator.如下图。双击此模块按如下图设置。 仿真图中ACR结构如下图所示： 图中Fcn设置