simulink带转矩内环的转速、磁链闭环控制的矢量控制

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1、带转矩内环的转速、磁链闭环控制的矢量控制1矢量控制系统的设计以典型I型系统来设计为了将系统开环传递函数表示成典型I型系统的形式，磁链调节器设计为一个PI调节器与一个惯性环节串联，即=Gine⑸=Kp_•T1,其中尺"、T］、么待定。于是磁链闭环的开环传递函数为G(s)=Kp-•—当取7；=7；时，整理可得TtsTas+lTr+1GCv)=K—!—e-^_=/c————=H…pTiS7>+lrr+l”7>(7>+l)*+丄)Ta(7)，显然这是典型I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：L_

2、m=34.7e-3定子电阻：R_s=O.087转子电阻：R_r=0.228定子漏感和$1子漏感：Llr=Lls=0.8e-3极对数：n_p=2转动惯量：J=1.662转子磁链：Psi_r=l代入上述数值到G(s)可得尺人/TrTa0.052尺0.231610.2245么易知该I型系统^=0.6901、％=62.6483,7；=0.0116,Kp=2Q2.77,的阻尼比f和振荡频率6^有如下关系：，心0.2245今(8)。若今要求磁链调节曲线超调量〜=5%、调节时问=O.b(A=0.02)。根据自动控制理论，一旦超调量和调整时间确

3、定了，典型I型系统的特征参数《和％可由(72Inl0-lnl00〜^2+(lnl00crp-2lnl0)确定，于是可解得再将f和％代入(8)式解得7；、7；二0.2316BodeDiagramoO5I§StsSystem:GFrequency(rad/sec):44.1Magnitude(dB):-0.751(69prs5d-1805311010110:Frequency(rad/sec)2矢量控制系统的仿真在MATLAB下作系统仿真模型，如图6所示MachinesWessurementDC510VIntegratorUmite

4、d2iO图6MATLAB下作系统仿真模型各个子模块的仿真模型如图7〜12所示:图7电流滞环脉冲发生Gain3图8按转子磁链定向的转子磁链电流模型G1G1图10转速调节器的模型图12generation仿真结果如图13—23:AxiarcdianIuboxing图13A相电流波形图14iSq图形ISDtuxing图16转速输出图形2rZ3szhuanhuaniatu80la/AQQI■■I■I■III'00.10.20.30.40.50.60.70.80.91t/s图17经2r/3s变换的三相电流给定波形图18转速调解器输出图19

5、转矩调节器输出图20磁链调节器ApsiR输出0.80.60.40.20•0.2•0.4•0.6-0.8•11-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81图21定子磁链轨迹16001400120010008006004002000•200•2020406080100120140201i里IIIII>置'00.10.20.30.40.50.60.70.80.91t/s图23电动机输出转矩下面对本例做出简单的分析与说明：带转矩内环的转速，磁链闭环矢量控制系统的主电路采用电流滞环控制型逆变器。在控制电路中，在转速环后增加

6、了转矩内环，转速调节器ASR的输岀是转矩调节器ATR的给定Te*，而转矩的反馈信号Te，则通过矢量控制方程计算得到。电路中的磁链调节器ApsiR用于对电动机的定子磁链的控制，并设置了电流变换和磁链观测环节，ATR和ApsiR的输出分别是定子电流的转矩分量i*st和励磁分量i*sm。i*st经过2r/3s变换后得到三相定子电流的给定值i*sA，i*sB,i*sC，，并通过电流滞环控制PWM逆变器掠制电动机定子的三相电流。带磁链和转矩闭环的矢量控制系统仿真模型如图6所示。期中直流电源DC，逆变器inverter，电动机motor和电

7、动机测量模块组成了模型的主电路，逆变器的驱动信号由滞环脉冲发生器模块产生。三个调节器ASR,ATR和ApsiR均是带输出限幅的PI调节器。转自磁链观测采用二相同步旋转坐标系上的磁链模型，函数模块Fen用于对转矩的计算，dqO-to-abc模块用于2r/3s的坐标变换。调节器的参数见附录，模型的仿真算法为ode23tb.在给定转速为1400r/min,空载起动，在0.6s是加载60N-m,系统的仿真结果如前图所示。在波形中可以看到，在矢量控制下，转速上升平稳，加载后稍有不降但随即恢复,在0.35s达到给定转速时和0.6s加载时，系

8、统调节器和电流，转矩都有相应的响应。由于ATR和ApsiR都是带限幅的PI调节器，在起动中俩个调节器都处于饱和限幅状态，因此定子电流的转矩和励磁分量都保持不变，定子的给定值i*sA，i*sB，i*sC也不变，所以在起动的过程中，定子电流基本保持不变实现了恒电流起