pwm逆變器供電磁阻電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程仿真
林明耀
(東南大學(xué)，江蘇 南京 210096)
摘要：建立了pwm逆變器供電磁阻電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，用四階龍格一庫(kù)塔法對(duì)電機(jī)起動(dòng)過(guò)程進(jìn)行數(shù)字仿真計(jì)
算，得到了磁阻電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性曲線，并分析了電機(jī)和系統(tǒng)參數(shù)對(duì)起動(dòng)過(guò)程的影響。
關(guān)鍵詞：pwm逆變器；磁阻同步電動(dòng)機(jī)；起動(dòng)過(guò)程；數(shù)字仿真
中圖分類號(hào)：tm352 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1001-6848(2000)04-0009-04
1 引 言
磁阻式同步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易和價(jià)格低廉等突出優(yōu)點(diǎn)，受到普遍重視。電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)控制理論和微處理器的廣泛應(yīng)用，為磁阻同步電動(dòng)機(jī)的可控變速運(yùn)行提供了良好的條件，也使研究pwm電壓源逆變器供電磁阻電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能成為必要。對(duì)磁阻電機(jī)起動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析，是深入研究pwm電壓源逆變器供電磁阻電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)性能的必要手段，也是設(shè)計(jì)變頻調(diào)速磁阻電動(dòng)機(jī)，開(kāi)發(fā)高性能磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
本文根據(jù)同步電機(jī)運(yùn)行理論，導(dǎo)出磁阻電動(dòng)機(jī)在dq0坐標(biāo)系統(tǒng)中的狀態(tài)方程，運(yùn)用四階龍格一庫(kù)塔法對(duì)pwm電壓源逆變器供電磁阻電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)
過(guò)程進(jìn)行數(shù)字仿真，計(jì)算貧析了電機(jī)d軸、g軸同步電抗比xd/x。，d軸、q軸轉(zhuǎn)子繞組電阻r2、r2。和系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等對(duì)起動(dòng)過(guò)程的影響，為改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，優(yōu)化電機(jī)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
2數(shù)學(xué)模型
2.1 磁阻電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)方程
不考慮磁阻電機(jī)鐵磁飽和、磁滯和渦流的影響，定子三相繞組對(duì)稱。將電機(jī)轉(zhuǎn)子阻尼繞組以等效的d軸、口軸單回路表示，定子三相繞組等效為d軸、q軸繞組，得到dq0坐標(biāo)系中磁阻電機(jī)的電壓方程和轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程。選擇定子、轉(zhuǎn)子軸電流。、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置角作為狀態(tài)變量，得到磁阻電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)方程。其中對(duì)應(yīng)于電壓方程的狀態(tài)方程為：
對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程的狀態(tài)方程為：
電磁轉(zhuǎn)矩為：
式(1)～(3)中，下標(biāo)d、q分別表示定子直軸和交軸。
2.2pwm電壓源逆變器電壓表示
式(1)、(2)表示的dq0坐標(biāo)系中磁阻電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)方程，僅給出了磁阻電機(jī)內(nèi)部各變量之間的關(guān)系，沒(méi)有考慮電機(jī)外部端電壓的約束條件，即電機(jī)相電壓的大小。
pwm電壓源逆變器輸出為磁阻電動(dòng)機(jī)的輸入，可假定[1]：
(1)系統(tǒng)直流環(huán)節(jié)的電壓恒定。
(2)不考慮開(kāi)關(guān)元件的工作死區(qū)。
(3)所有開(kāi)關(guān)元件均為理想開(kāi)關(guān)。
pwm逆變器為雙極性調(diào)制，直流側(cè)的電壓值為e，逆變器輸出三相端電壓r如圖1為的波形示意圖。
式中，t(k)、tz (k)為pwm波的開(kāi)關(guān)時(shí)刻。由pwm電壓的三相對(duì)稱性關(guān)系：
t表示調(diào)制波的周期，根據(jù)產(chǎn)生pwm波的調(diào)制方式確定[1]。文中磁阻電機(jī)的定子繞組采用y連接，定子三相電壓為：
|
