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类型基于Matlab的单相异步电机调速系统仿真设计.pdf

  • 上传人:lh5065824
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  • 上传时间:2017-11-29
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    关 键  词:
    基于 Matlab 单相 异步电机 调速 系统 仿真 设计
    资源描述:
    2010年第5期
    工业仪表与自动化装置
    49
    基于 Matab的
    单相异步电机调速系统仿真设计
    姜香菊,刘二林”
    (兰州交通大学a.自动化与电气工程学院;b.机电工程学院,兰州730070)
    摘要:在分析单相异步电机数学模型的基础上,基于 Matab/ "Simulink环境,建立电机的矢量仿
    真模型。该模型利用PD及逆变器等控制器件,通过交流一直流一交流进行变频后,来改变电动机
    的转速,实现异步电动机矢量控制变频调速。仿真结果表明:在K=2、K,=20、K4=0.1时,调速处
    于较佳的状态下,调速性能较好。
    关键词; Matlab/ Simulink;矢量控制;单相异步电动机;変频器;PID控制器
    中图分类号:TP391.9文献标志码:A文章编号:1000-0682(2010)05-0049-05
    Simulation design of the frequency conversion timing system of single-phase
    asynchronous motors based on Matlab
    JIANG Xiangju, LIU Erl
    a. School of Information Electrical Engineering; b. School of Mechatronic Engineering
    Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China)
    Abstract: The mathematical model of single-phase asynchronous motor is analysised. The simulation
    model of asynchronous motor vector is created based on the Matlab/Simulink environment. The model u
    ses the PID and the inverter control device to change the motor speed, through a method called AC-DC
    AC inverter. Simulation results show that: when K,=2, K, =20, K,=0. 1, the speed is belter speed per
    orance
    Key words Matlab/Simulink; vector control; single-phase asynchronous motor; inverter; PID con-
    troller
    引言
    电压源型变频器开始,相继发展了电流源型,脉宽调
    制等各种变频器。目前变频调速的主要方案有:交
    异步电机的变压变频调速系统一般简称为变频-交变频调速,交一直-交变频调速。该设计采用交
    调速系统。由于在调速时转差功率不随转速而变直-交变频调速方式,在 Matlab/ Simulink的环境下,
    化,调速范围宽,无论是高速还是低速吋效率都较建立电机的矢量仿真模型,并对所得的参数及图像
    高,在采取一定的技术措施后能实现高动态性能,因进行分析、比较和优化。
    此应用面很广。
    变频调速具有高效率、宽范围和高精度等特点,1异步电动机的数学模型分析
    是目前运用最广泛且最有发展前途的调速方式。交
    三绕组单相电容电动机可以按性能要求专门设
    流电动机变频调速系统的种类很多,从早期提出的计。电动机定子上的三绕组可能是匝数各不相同的
    不对称绕组,也可以由三相异步电动机改装而成,或
    收稿日期:2010-01-0
    是将电动机设计成三、单相电源均可通用,这时电动
    基金项目:甘肃省自然科学基金项目(O803RJ/A015)
    作者简介:姜香菊(1979),女,讲师,硕士,主要研究方向为智能机定子的三绕组是匝数相等的对称三相绕组。对于
    控锕、模式识别等。
    三相异步电动机改装而成的三绕组单相电容运转电
    业仪表与自动化装置
    2010年第5期
    动机来说,其电磁性能的分析方法与三相异步电动间隔的变化,由于电机的速度变化比电磁量的变化
    机由单相电源供电时的情况相同
    速度慢许多,可以认为速度是不变的。
    1.1a-B坐标系上的电压方程式和转矩方程
    用定子电流和转子电流2n表示转子磁链
    在坐标系上的异步电动机的电压方程式可以用有
    复数向量定子电压以1s、定子电流、转子电流ie
    2eg
    2a
    表示为
    电机的电压方程式变为如下形式
    R1+
    0/(p-0,) R, +(p-i
    (3)
    式中:4a=4a+javs;2e=i。ig;i2e=in+i2:P=
    R
    (微分算子);on为转子角速度;R为电阻;L为电
    感;下标m表示定子与转子之间的互.感;下标1为
    式中:Lo
    定子侧的量;下标2为转子侧的量。
    电机的电磁转矩为7
    由于在矢量控制中着眼丁转子磁链来控制电机
    的定子电流,状态方程式中选择定子电流和转子磁
    链作为状态变量。
    式中:×表示复数向量的外积。
    由式(1)可以看出,在a-B坐标系上的电压方1,2异步电动机的数学模型
    程式中的系数矩阵包含有转子角速度n,在电动机
    利用 Matlab进行电动机运行状态仿真的关键
    动态过程中,の。是随着时问的变化而变化的,该方在于建立其数学模型,在此选用异步电动机在二相
    程式仍为非线性方程组。但是,如果研究某一时段同步旋转坐标系下建立的数学模型,即:
    R +pl
    R, +pl
    5)
    (a-0, )Lm R, +l, -(a-a, )L,
    1-0,)L,R+pL
    其状态方程式
    转角速度和转子角速度
    I=A+Bu
    异步电动机矢量控制下的模型仿真
    式(6)中I=Il。l1loJ
    A
    矢量控制是在电机统一理论、机电能量转换和
    坐标变换理论的基础上发展起来的一种先进的控制
    策略,具有新颖性和实用性的特点,是现代交流调速
    的重要方向之一。建立异步电动机矢量控制系统的
    の-の,)LnR,+pL
    (U-(
    (1-0,)Lnpl
    仿真模型,能有效地节省控制系统的设计时间,及时
    R+ p1
    验证施加于系统的控制算法,同时可以利用计算机
    K
    仿真的优越性,加入扰动和参数变化,以使观察系统
    在不同工沈下的动静态特性。该文利用 Simulink模
    K=ルa-LL,;a=
    型库,对矢量控制变频调速系统进行建模,并给出仿
    真结构图和实验结果。建立的异步电动机矢量控制
    B
    系统仿真模型转速闭环、磁链开环的间接矢量连续
    控制系统,并给出转速、转矩的波形图
    0Lm0、
    文中的仿真模型采用转速、磁链闭环的转差矢
    其中:Uな,のハ,Uか,Un分別为二相同步旋转坐标系下量离散控制系统,并根据转速、转矩、电流波形对
    的定子、转子端电压;R,R,分別为定子转子电阻;PID调节器的参数进行分析。磁链闭环可以保持磁
    ,,分别为定子转子自感;01,2分别为同步旋链在动态过程中的恒定,而PID调节器则是通过转
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