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1、第卷第期北京科技大学学报年月异步电机矢量控制系统动态仿真方法张长军孟朔刘建政赵争鸣清华大学电机系,北京摘要介绍了应用高级语言结合图形化工具仿真动态研究异步电机矢量控制系统的方法异步电机模型、采用矢量控制策略的变频器模型和通用机械负载模型在中建立并组合为完整的变频调速系统仿真模型模型被转化嵌入到料的主程序而得到可以进行全面、动态、可视化仿真的异步电机变频调速系统软件测试结果表明该方法得到的仿真模型正确,软件功能多样,使用方便关键词异步电机矢量控制动态仿真分类号,,随着电力电子器件和装置的快速发展应用快捷的用户界面并可独立运行在
2、任意一台微机,,,变频调速控制的电机系统性能越来越优越在工上为广大的科研设计人员服务仿真结果证明业生产和人民生活中发挥着更加广泛而重要的该方法是正确、有效的作用在进行复杂系统的设计时,采用计算机仿真的方法来辅助分析和设计变频调速系统显得用图形化开发工具对系统建模更加的重要而有效传统仿真方法的研究大体有,为了避免一带来的繁杂的编程工作系统,一两个方向种是使用以料为代表的高级语言模型核心采用汕建立整个变频调‘冈,直接编程进行另一种是采用以油、速系统模型分为异步电机变频器包含控制’为代表的通用工具软件进行前者需要对、器可控负载三部
3、分其中异步电机既可以为绕,由于变频调速电机系统为高阶、非线系统建模,线式电机也可以为鼠笼式电机变频器的控制策、,,形多变量的复杂系统导致其编程工作量庞大略采用了目前应用广泛的矢量控制费力费时,而且难以产生可靠稳定的结果因此异步电机模型采用高级语言进行的仿真研究往往要对系统作异步电机模型的建立基于方程通过三,大量的简化并且难以从编程上实现对系统的动,相二相变换可以得到异步电机在内两相坐标态仿真计算后者因为采用了图形化的开发工系下的数学模型这样才得以清晰地分别控制电具,开发速度快而灵活便捷,但是为此付出的代机的转矩和磁通最终控制
4、电机的仍然是三相电价就是仿真运行速度慢和仿真只能在其单一的,因的方式此还需要进行二相三相变换以下方工作环境中运行传统仿真方法己经越来越难以‘程分别为定子电压和电流的三相二相变换,转适应复杂大系统的仿真研究,子方程类似从略本文采用将高级语言什编程与图形化开二口珠凡发工具相结合的方法,综合了两种模,式的优势研制出一套独立的异步电机变频调速标枯系统动态仿真软件,不仅做到模型准确、仿真速,度快而且做到完全的动态仿真软件具备方便坛一忍一加,将封装在以方框表示的函数模块中就在收稿日期一一张长军男,岁,硕士研究生中实现三相二相变换模型如图
5、所示”,,国家计划项目一北京科技大学学报年第期,,,尹,,。电机的电气系统在内坐标系下的等值电路式中为电压为电流为磁通为转矩为,,,,,如图所示其中忽略了定子和转子的铁损转速为电阻为电感为摩擦系数为转子角度叨奋坐标量,下标表示表示转子定子量,表示电气量,表示机械量,转子量带撇号,表示其为折合至定子后的量,,将上面的电气方程变形以电压为输入量,以不能突变的磁通作为状态变量电流变量便可以,用状态变量表示再结合电磁转矩方程和机械,川系统方程就可以在吐中得到异步电机的图三相二相变换模型,一两仿真模型如图所示其中和内丫皿,如,个模块就
6、是上面的三相二相二相三相变换模,田卯么。一以冲认型封装成的子系统十,、·门、十等子系统封装了方程〔和子系川峨臼卜标’统封装了机械运动方程‘‘。一臼砰争十向多竺与孙尸锰云佣甸竹十厂、司诵劝口润一向铆卜之闷呀二珠爪云于认认匆臼匆口,山图轴和轴等值电路一。扮哈伍伪由此得到完整的坐标系下的异步电机电图异步电机模型‘气系统方程电压方程一、儿变频器模型命加这里的变频器包含了逆变器和控制器两个一‘。一‘伽部分其中控制器采用了目前应用广泛的矢量控,一、。一认制策略采用电流和转速的双闭环控制方式。洲、命图是变频器在中的模型框图框一、、一,一、
7、,’、图对主要计算单元进行了封装可以看到主要的命,,模块包括三相二相二相三相变换单元速度肉坐标系下的磁链方程,,调节器电流计算单元电流积分比较器等组成其中的逆变器使用了功提供的通用整流,。,其中牛飞,犷坐标系下的电磁转矩方程一、一叽‘,肠吮帆护肠目争七卜‘,,几丁刀机械系统方程,、。厄万气一户“石一图矢量控制器、逆变器模型。一丁臼工氏啥、龟加】一张长军等异步电机矢里控制系统动态仿真方法,,,而桥由理想直流电源供电矢量控制的思想是将的运用使建模工作层次清晰逻辑明了且便异步电机等效为直流电机进行控制首先通过坐于模型的重用例如二相
8、三相,三相二相变换,,标变换将反馈量变换为等效于直流电机的两相模块就被封装成子系统后被多次利用从而减,量然后通过类似于直流电机调速系统的控制器少了工作量,计算出励磁电流和电枢电流的给定量最后再经,仿真模型核心的嵌入和主程序过反变换得到三相的参考电流从而经过电流滞环比较器给出逆变器的触发信号
