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【毕业设计】转速、磁链闭环控制的矢量控制系统原理分析及MATLAB仿真 【毕业设计】转速、磁链闭环控制的矢量控制系统原理分析及MATLAB仿真

格式:word 上传:2022-06-24 20:07:52

《【毕业设计】转速、磁链闭环控制的矢量控制系统原理分析及MATLAB仿真》修改意见稿

1、“.....在三相坐标系上的定子交流电流,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和,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和。如果观察者站到铁心上与坐标系起旋转,他所看到的就好像是台直流电动机。把上述等效关系用结构图的形式画出来,得到图。从整体上看,输人为三相电压,输出为转速,是台异步电动机。从结构图内部看,经过变换和按转子磁链定向的同步旋转变换,便得到台由和输入,由输出的直流电动机。等效直流电动机模型异步电动机图异步电动机的坐标变换结构图矢量控制系统结构既然异步电动机经过坐标变换可以等效成直流电动机,那么,模仿直流电动机的控制策略,得到直流电动机的控制量,再经过相应的坐标反变换,就能够控制异步电动机了。由于进行坐标变换的是电流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,简称系统。系统的原理结构如图所示......”

2、“.....产生励磁电流的给定信号和电枢电流的给定信号,经过反旋转变换得到和,再经过变换得到和。把这三个电流控制信号和由控制器得到的频率信号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。异步电动机等效直流电动机模型电流控制变频器控制器反馈信号给定信号图矢量控制系统原理结构图在设计系统时,如果忽略变频器可能产生的滞后,并认为在控制器后面的反旋转变换器与电机内部的旋转变换环节相抵消,变换器与电机内部的变换环节相抵消,则图中虚线框内的部分可以删去,剩下的就是直流调速系统了。可以想象,这样的矢量控制交流变压变频调速系统在静动态性能上完全能够与直流调速系统相媲美。第章按转子磁链定向的矢量控制方程及解耦控制上节的定性分析是矢量控制的基本思路,其中的矢量变换包括三相两相变换和同步旋转变换。实际上异步电动机具有定子和转子,定转子电流都得变换,情况更复杂些......”

3、“.....如前所述,取轴为沿转子总磁链矢量的方向,称作轴,再逆时针转就是轴,它垂直于矢量,又称轴。这样的两相同步旋转坐标系称作坐标系,即按转子磁链定向的旋转坐标系。当两相同步旋转坐标系按转子磁链定向时,应有,代入转矩方程式和状态方程式,并用代替,即得由于,状态方程中的蜕化为代数方程,将它整理后可得转差公式这使状态方程又降低了阶。由式可得则或式或表明,转子磁链仅由定子电流励磁分量产生,与转矩分量无关,从这个意义上看,定子电流的励磁分量与转矩分量是解耦的。式还表明,与之问的传递函数是阶惯性环节,其时间常数为转子磁链励磁时间常数,当励磁电流分量突变时,的变化要受到励磁惯性的阻挠,这和直流电动机励磁绕组的惯性作用是致的......”

4、“.....按照这组基本方程式可将异步电动机的数学模型绘成图的结构形式,由图可见,两个子系统之间仍旧是耦合着的,由于同时受到和的影响。图异步电动机矢量变换与电流解耦数学模型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和转速调节器分别控制和,如图所机的数学模型绘成图的结构形式,由图可见,两个子系统之间仍旧是耦合着的,由于同时受到和的影响。图异步电动机矢量变换与电流解耦数学模型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和转速调节器分别控制和,如图所示。把的输出信号除以,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便可与电机模型中的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的线性子系统如图。应该注意......”

5、“.....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转子磁链的计算值等于其实际值转子磁链的计算值ˆ等于其实际值转子磁链定向角的计算值ˆ等于其实际值忽略电流控制变频器的滞后作用。电流控制变频器异步电动机矢量变换模型图ˆˆ磁链模型检测信号图带除法环节的解耦矢量控制系统矢量控制系统两个等效的线性子系统磁链调节器转速调节器第章转速磁链闭环控制的矢量控制系统对解耦后的转速和磁链两个的线性子系统分别进行闭环控制的系统称作直接矢量控制系统。采用不同的解耦方法可以获得不同的直接矢量控制系统。带磁链除法环节的直接矢量控制系统在前述的图中,转速调节器输出带环节,使系统可以在有关假定条件下见上节指出的三个假定条件简化成完全解耦的与两个子系统模型在图中略去未画,这是种典型的直接矢量控制系统......”

6、“.....其调节器的设计方法和直流调速系统相似。电流控制变频器可以采用电流滞环跟踪控制的变频器图,也可采用带电流内环控制的电压源型变频器图图电流控制变频器带转矩内环的直接矢量控制系统另外种提高转速和磁链闭环控制系统解耦性能的办法是在转速环内增设转矩控制内环,图绘出了种实际的带转矩内环的直接矢量控制系统,其中主电路选择了电流滞环跟踪控制的变频器,这只是种示例,也可以用带电流内环的电压源型变频器。系统中还画出了转速正反向和弱磁升速环节,磁链给定信号由函数发生程序获得。转速调节器的输出作为转矩给定信号,弱磁时它也受到磁链给定信号的控制。图带转矩内环的直接矢量控制系统第章控制系统的设计与仿真矢量控制系统的设计以典型型系统来设计为了将系统开环传递函数表示成典型型系统的形式,磁链调节器设计为个调节器与个惯性环节串联,即其中待定。于是磁链闭环的开环传递函数为。当取时......”

7、“.....显然这是典型型系统的开环传递函数形式。为了便于仿真,假设电机参数如下定子互感和转子互感定子电阻转子电阻定子漏感和转子漏感极对数转动惯量转子磁链代入上述数值到可得。易知该型系统的阻尼比和振荡频率有如下关系„。若今要求磁链调节曲线超调量调节时间。根据自动控制理论,旦超调量和调整时间确定了,典型型系统的特征参数和可由确定,于是可解得,再将和代入式解得。在下作开环转子磁链的开环传递函数式的波德图如图。图中可以看出相角裕量约为满足工程设计要求。图转子磁链的开环传递函数波德图矢量控制系统的仿真在下作系统仿真模型,如图所示。图下作系统仿真模型各个子模块的仿真模型如图所示......”

8、“.....所以采用仿真研究是个很好且很方便的方法。但是毕竟是软件模拟实现,仅仅从原理上证实了设计的准确性,我们还必须搭建实际系统并进行调试才能最终确定合适的调节器模型参数。参数选择见附录。从仿真结果上看,在时转速达到额定值,在时给电机加上负载,其转速有所下降,但很快就能恢复,说明该电机的调速性能还是不错的。从转速的上升时间来看,它的响应时间也能满足要求。参考文献陈伯时电力拖动自动控制系统第版机械工业出版社李德华电力拖动控制系统运动控制系统电子工业出版社裴润,宋申明自动控制原理上册哈尔滨工业大学出版社黄忠霖自动控制原理的实现国防工业出版社冯垛生......”

9、“.....需要用组非线性方程组来描述,所以控制起来极为不便。异步电机的物理模型之所以复杂,关键在于各个磁通间的耦合。如果把异步电动机模型解耦成有磁链和转速分别控制的简单模型,就可以模拟直流电动机的控制模型来控制交流电动机。直接矢量控制就是种优越的交流电机控制方式,它模拟直流电机的控制方式使得交流电机也能取得与直流电机相媲美的控制效果。本文研究了矢量控制系统中磁链调节器的设计方法。并用最终得到了仿真结果。关键词矢量控制,非线性,仿真......”

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