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《基于电流模型磁链观测器的异步电机矢量控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、电机控制系统的计算机仿真课程设计题目：感应电机磁链观测器仿真分析1•概述异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，通过坐标变换，可以使之降阶并化简，但并没有改变其非线性、多变量的本质。需要高动态性能的异步电机调速系统必须在其动态模型的基础上进行分析和设计，但要完成这一任务并非易事。经过多年的潜心研究和实践，有几种控制方案已经获得了成功的应用，目前应用最广的就是按转子磁链定向的矢量控制系统。要实现按转子磁链定向的矢量控制系统，很关键的因素是要获得转子磁链信号，以供磁链反馈和除法环节的需
2、要。开始提出矢量控制系统时，曾尝试直接检测磁链的方法，一种是在电机槽内埋设探测线另一种是利用贴在定子内表面的霍尔元件或其它磁敏元件。从理论上说，直接检测应该比较准确，但实际上这样做都会遇到不少工艺和技术问题，而且由于齿槽影响，使检测信号中含有较大的脉动分量，越到低速时影响越严重。因此，现在实用的系统中，多采用间接计算的方法，即利用容易测得的电压、电流或转速等信号，利用转子磁链模型，实时计算磁链的幅值与相位。利用能够实测的物理量的不同组合，可以获得多种转子磁链模型。本文在此基础上给出了转子磁链的电流模型和
3、电压模型，并利用MATLAB软件进行了建模和仿真分析。2.原理分析2.1计算转子磁链的电流模型根据描述磁链与电流的关系的磁链方程来计算转子磁链，所得出的模型叫作电流模型。电流模型可以在不同的坐标系上获得。1.在两相静止坐标系上的转子磁链模型在二相同步旋转坐标系上的电压方程为Xd'%UL囚」(1)R”p一①&Lmp-叽①厶尺+4〃叽Lmpl訂-叽尺+S-必必Lmp叽&+"由实测的三相定子电流通过3/2变换很容易得到两相静止坐标系上的电流isoc和7Sp,又有转子磁链在C6肉由上的分量为0ra=Osa+Gr
4、a(2)•卩=—卩+A-4p(3)可得:=7%-厶丿sa)(4)切=+（0朮一厶nA卩）(5)又由式（1）的Q0坐标系电压矩阵方程第3,4行，并令uar=upr二0得ZU+-pig+忒厶也卩+&切)+%=0(6)-讥蟲+LJQ+%=0(7)或叱a+叱卩+£叽-仏）=0(8)p屮哗-叱a+y妁_厶nA卩）=0(9)整理后得转子磁链模型%=7>+1（也巩必卩）(10)必卩=7>+1仏人+毗乙）(11)按式（10）、式（11）构成转子磁链分量的运算框图如下图所示。有了以a和以［3,要计算Q的幅值和相位就很容易
5、了。0ra图1在两相静止坐标系上计算转子磁链的电流模型上图的转子磁链模型适合于模拟控制，用运算放大器和乘法器就可以实现。采用微机数字控制时，由于屮【01与屮r[3之间有交叉反馈关系,离散计算时可能不收敛，不如采用下面第二种模型。2.按磁场定向两相旋转坐标系上的转子磁链模型下图是另一种转子磁链模型的运算框图。三相定子电流迢、/B、/C经3/2变换变成两相静止坐标系电流jsoc、7sp,再经同步旋转变换并按转子磁链定向，得到M,T坐标系上的电流7sm>/st,利用矢量控制方程式可以获得淬和es信号，由与实测
6、转速血相加得到定子频率信号血1,再经积分即为转子磁链的相位角©它也就是同步旋转变换的旋转相位角。图2在按转子磁链定向两相旋转坐标系上计算转子磁链的电流模型和第一种模型相比，这种模型更适合于微机实时计算，容易收敛，也比较准确。上述两种转子磁链模型的应用都比较普遍，但也都受电机参数变化的影响，例如电机温升和频率变化都会影响转子电阻Rr,从而改变时间常数Tr,磁饱和程度将影响电感Lm和Lr,从而Tr也改变。这些影响都将导致磁链幅值与相位信号失真，而反馈信号的失真必然使磁链闭环控制系统的性能降低。2.2计算转子
7、磁链的电压模型根据电压方程中感应电动势等于磁链变化率的关系，取电动势的积分就可以得到磁链，这样的模型叫作电压模型，其方程式如下。式中，漏磁系数"1-£。3•仿真模型建立2.1转子磁链的仿真模型转子磁链的仿真模型如下所示，模型中，异步电动机由逆变器驱动，转子磁链的电流模型从电动机测量模块得到定子三相电流（iabc）和转速（wr）信号，模型的输出是转子磁链乞。本次设计中，转子磁链模型的计算参数设置如下:电动机：380V、50Hz、2对极，Rs=O.435Q,Lis二0.002mH,Rr=0.816Q,Llr
8、=0.002mH,Lm=0.069mH,J二0.19kg*nT2。逆变器直流电源510Vo定子绕组自感Ls二Lm+Lls=(0.069+0.002)inH=0.071mH；转子绕组自感Lr=Lm+Llr=(0.069+0.002)mH二0.071mH；漏磁系数a=1-Lm2/LsLr=0.056；转子时间常数Tr=Lr/Rr=0.071/0.816=0.087。3.2转子磁链的电流模型电流模型使用在二相同步旋转坐标系上按转子磁链定向的磁链模
