異步電動(dòng)機(jī)矢量模型的Matlab軟件仿真及其應(yīng)用
林琳，陳剛
(南京工程學(xué)院，江蘇南京211167)
摘要：利用Matlab simulink制作了異步電動(dòng)機(jī)矢量控制仿真中所需的三個(gè)轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算模型及異步電動(dòng)機(jī)矢量模型，探討了這些模型的實(shí)際使用問題。為方便教學(xué)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)使用，還對這些模型進(jìn)行了封裝。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算模型；異步電動(dòng)機(jī)矢量模型；Mat1ab；Slmullnk
中圖分類號：TM343 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004—7018(2008)0l一0031—04
O前言
目前對異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真時(shí)，所用的異步電動(dòng)機(jī)模塊取白Matlab slmulink庫中的異步電動(dòng)機(jī)模塊，如圖l所示：異步電動(dòng)機(jī)模塊，其拆封后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。從圖2人們看不出基于電機(jī)理論的異步電動(dòng)機(jī)模塊內(nèi)在結(jié)構(gòu)。無論是對于研究還是對于教學(xué)來說，都是十分不便的。學(xué)生無法將教材上的異步電動(dòng)機(jī)控制理論同所用模塊結(jié)合起來，而對于研究者，則無法選擇、調(diào)整模塊結(jié)構(gòu)及參數(shù)值。
為此，利用Matlab simulink制作了異步電動(dòng)機(jī)矢量控制仿真中所需的三個(gè)轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算模型及異步電動(dòng)機(jī)矢量模型，可供教學(xué)和做仿真時(shí)使用。在輸入定子電流及異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)的情況下，可以得到各物理量的輸出波形，將教材中抽象的微分方程轉(zhuǎn)變成直觀的物理量的輸出波形，會(huì)獲得更好的教學(xué)效果。這些模型還可以用來研究異步電動(dòng)機(jī)的過渡過程，也可以用來構(gòu)建各種控制系統(tǒng)。最后，為防止使用過程中對這些模塊進(jìn)行誤修改，對這些模塊
進(jìn)行了封裝，并添加了相應(yīng)的說明，以方便實(shí)際使用。
1異步電動(dòng)機(jī)矢量模型方程
按照異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際物理模型所建立的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)。直接分析和計(jì)算這樣的方程組是十分不便的，人們研究了不同的簡化分析方法，矢量變換法便是其中一種。矢量變換法的目的是模仿直流電機(jī)的控制機(jī)理，來對異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制：其基本思想是：首先進(jìn)行坐標(biāo)變換，包括三相靜止一二相靜止變換(3—2變換)，即三相交流電流iA、iB、iC。變換成二相靜止坐標(biāo)系上的交流電流iα、iβ；二相靜止二相旋轉(zhuǎn)變換(2—2變換)，即二相靜止坐標(biāo)系上的交流電流iα、iβ變換成二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的交流電流id、iq，其中d軸沿著轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康姆较蚨ㄏ颍琿軸逆轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)90。。具體坐標(biāo)變換方程組如下。1.1三相靜止-二相靜止坐標(biāo)變換方程二相靜上坐標(biāo)系稱為α-β坐標(biāo)系,取 軸與A軸重合,采用總功率不變的原則,則:
1.2二相靜止-二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換方程
二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系取M-T坐標(biāo)系,M軸與α軸的夾角即為φ角.
1.3二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的磁鏈、電壓及電磁轉(zhuǎn)矩方程
1.3.1 磁鏈方程
二相靜止坐標(biāo)系α-β上的磁鏈方程：
式中：Lms———三相坐標(biāo)系中定、轉(zhuǎn)子每相繞組的****互感；
Lm————定、轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感， Lm=3/2Lm;
Lm————定子等效兩相繞組的自感，Ls=Lm+L1s;
Lm————定子等效兩相繞組的自感，Lr=Lm+L1r;
1．3．2電壓方程
二相靜止坐標(biāo)系α-β上的電壓方程：
二相同步速旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系M-T上的電壓方程：
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