电机数学模型与仿真.pdf

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1、ZHEJIANGUNIVERSITY电机数学模型与仿真2011浙江大学玉泉校区电机数学模型与仿真目录xbenben@live.cn【仅供参考】直流电机建模与仿真---------------------------------------------------------------3电压型PWM逆变器建模与仿真------------------------------------------------9电压型PWM整流器建模与仿真------------------------------------------

2、-----27异步电机转差频率控制系统---------------------------------------------------64异步电机间接矢量控制系统---------------------------------------------------74异步电机直接矢量控制系统---------------------------------------------------81异步电机直接转矩控制---------------------------------------------------

3、-------93永磁同步电机的数学建模------------------------------------------------------102永磁同步电机电机建模与仿真-----------------------------------------------113永磁同步电机的电流控制方法-----------------------------------------------124无刷直流电机建模与仿真-------------------------------------------------

4、----145开关磁阻电机建模与仿真-----------------------------------------------------153电机计算中常用的三角函数关系----------------------------------------------1731直流电机建模与仿真1.直流电机的数学模型图1为他励直流电机在额定励磁下的等效电路，图中总电阻R和a电感L电力电子变换器的内阻、电枢电阻和电感以及可能在主电路中a接入的其他电阻和电感。U为电枢电压，I为电枢电流，E为反电势。aaRLaa+IaUEa−图

5、1直流电机的物理模型1)电压方程dIaU=++RILE(1.1)aaaadtEC=φω=Kω(1.2)EE式中，KC=φ为反电势常数。EE2)转矩方程T=CφI=KI(1.3)eTaTa式中，KC=φ为转矩常数，且KK=。TTET3)运动方程dωTT−=J+Bω(1.4)eLdt22.直流电机的动态模型分别对式(1.1)和式(1.4)做Laplace变换，并整理得Is()1a(1.5)=Us()−+Es()LsRaaaω()s1=(1.6)Ts()−+Ts()JsBeL由式（1.5）和式（1.6），可得直流电机的动态模型

6、，如图2所示。在Matlab中建立的仿真模型如图3所示。TL−U+1IaTe+1ωa×K×LsRaa+TJs+B+−EKE图2直流电机的动态模型图3直流电机的Matlab模型3.双闭环调速系统系统转速外环和电流内环的直流调速系统是性能很好，应用最广泛的直流调速系统。转速外环的作用是转速快速跟随其参考值变化，抵抗负载的变化，3其限幅值决定了电机允许的最大电流。电流内环的作用是让电枢电流跟随转速调节器输出的指令，抵抗电网电压波动，在动态过程中，保证获得电机所允许的最大电枢电流，以最大转矩加减速，从而加快了动态响应，在电机堵转

7、的时候，还能起到自动的保护作用。斩波控制的双闭环直流调速系统的结构框图如图4所示，其主电路如图5所示。图5中功率器件S、S、S和S以及其反并联二极管1234组成了一个H桥，可实现直流电机的可逆四象限运行。ω*+i*+DCω×ASRa×ACRChopperMotor−−ia图4斩波控制的双闭环直流调速系统+SDSDVLRegDDSS-图5双闭环直流调速系统主电路4.Matlab仿真框图双闭环调速系统的Matlab仿真框图如图6所示。图中转速调节器和电流调节器均为PI调节器，斩波器是H桥变换器。4图6双闭环直流调速系统的Ma

8、tlab仿真框图5.仿真结果仿真结果如图7、图8和图9所示。806040200Ua(V)-20-40-60-8000.10.20.30.40.50.60.70.80.91time(s)图7滤波后的电枢电压（截止频率为500Hz）51050LoadTorque(N*m)-5-1000.10.20.30.40.50.60