工程项目:永磁同步电机矢量控制调速系统仿真710.pdf
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1、z 综合训练项目三 目:永磁同步电机矢量控制调速.系统仿真 学 期:2014-2015 学年第 1 学期 专 业:自动化 班 级:2011 级 1 班 姓 名:官均涛 学 号:1105010105 指导教师:侯利民z 工程技术大学 成绩评定表 评定指标 标准 评定 合格 不合格 矢量控制系统原理 分析充分性 评 仿真模型 搭建合理 疋 仿真结果分析 分析充分性 标 设计报告答辩 容充实 答辩效果 准 总成绩 日期 年 月 日 z 题目:永磁同步电机矢量控制调速系统仿真 目的:通过搭建仿真模型,克服了传统教学中枯燥、抽象、难于理解等弊端,消 化知识单元六中矢量控制的理论知识,达到良好的教学效果。
2、要求:利用 MATLAB/simulink 中的电力系统工具箱搭建 PMSM 矢量控制系统仿 真模型,通过调节 PI 参数,得到良好的动静态性能,观察系统突加减变 负载运行工况下的速度、电流及转矩变化情况。任务:1、学习永磁同步电机矢量控制技术;2、搭建永磁同步电机矢量控制系统仿真模型;3、调试 PI 调节器参数满足各种工况;4、针对仿真模型进行演示答辩,考查其掌握程度。成果形式:现场演示+书面报告z 目录 1 永磁同步电动机的矢量控制原理 .1 1.1 永磁同步电动机的矢量控制原理 .1 1.2 永磁同步电动机矢量控制运行时的基本电磁关系 .1 1.3 永磁同步电动机的矢量控制策略 .2 2
3、 永磁同步电动机矢量控制系统 id=0 控制的 simulink 仿真 .4 2.1 永磁同步电动机矢量控制系统的建模 .4 2.2 永磁同步电动机矢量控制系统的 simulink 仿真 .5 2.2.1 空载启动仿真 .5 2.2.2 转速突变仿真 .6 2.2.3 负载突变仿真 .8 3 仿真结果分析.11z 1 永磁同步电动机的矢量控制原理 1.1 永磁同步电动机的矢量控制原理 近二十多年来电动机矢量控制、直接转矩控制等控制技术的问世和计算机人 工智能技术的进步,使得电动机的控制理论和实际控制技术上升到了一个新的高 度。目前,永磁同步电动机调速传动系统仍以采用矢量控制技术为主。矢量控制实
4、际上是对电动机定子电流矢量相位和幅值的控制。本论文采用按 转子磁链定向的式。由式(16)可以看出,当永磁体的励磁磁链和直、交轴电感确 定后,电动机的转矩便取决于定子电流的空间矢量 is,而 is的大小和相位又取决 于id和 iq也就是说控制 id和 iq;便可以控制电动机的转矩。一定的转速和转矩对 应于一定的 id和 iq,通过这两个电流的控制,使实际 id和 iq;跟踪指令值 id和 iq,便实现了电动机转矩和转速的控制。由于实际馈入电动机电枢绕组的电流是三相交流电流 iA、iB和 ic,因此,三 相电流的指令 i A i B和 ic必须由下面的变换从 id和 iq得到:iA iB i c
5、式中,电动机转子位置信号由位于电动机非负载端轴伸上的速度、位置传感器提 供。通过电流控制环,可以使电动机实际输入三相电流 iA、iB和 ic与给定的指令 iA、iB和 ic 一致,从而实现了对电动机转矩的控制。上述电流矢量控制对电动机稳态运行和瞬态运行都适用。而且 id和 iq是各自 独立的;因此,便于实现各种先进的控制策略。1.2 永磁同步电动机矢量控制运行时的基本电磁关系 永磁同步电动机的控制运行是与系统中的逆变器密切相关的,电动机的运行 性能受到逆变器的制约。最为明显的是电动机的相电压有效值的极限值 UHm和相 电流有效值的极限值 I Hm要受到逆变器直流侧电压和逆变器的最大输出电流的限
6、 制。当逆变器直流侧电压最大值为Uc时,丫接的电动机可达到的最大基波相电压 有效值:U lim U厂 芈(2).3:2.6 cos sin 2 2、2、id(1)cos()sin()3 3 3 iq 2 2 cos()sin()3 3 z 而在 d-q 轴系统中的电压极限值为 Ulim,3U lim:电压极限圆 电动机稳态运行时,电压矢量的幅值:12 2 U.Ud Uq 将式(24)代入式(29)得:U,(Lqiq Rid)2(Ldid f Rliq)2 XqiqRid)L(Xdide。Riq)2 由于电动机一般运行于较高转速,电阻远小于电抗,电阻上的压降可以忽略 不计,上式可简化为 式转子磁
7、路结构时),式(32)是一个以(f/Ld,b)为圆心的圆程,下面以 Ld Lq 为例,将式(32)表示在 idiq的平面上,即可得到电动机运行时的电压极限轨迹-电压极限圆。对某一给定转速,电动机稳态运行时,定子电流矢量不能超过 该转速下的椭圆轨迹,最多只能落在椭圆上。随着电动机转速的提高,电压极限 椭圆的长轴和短轴与转速成反比地相应缩小,从而形成了一族椭圆曲线。(2)电流极限圆 电动机的电流极限程为:.2.2.2 id iq ilim(6)上式中i|im 3I,im,lim为电动机可以达到的最大相电流基波有效值,式(33)表示的电流矢量轨迹为一以 idiq平面上坐标原点为圆心的圆 电动机运行时
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- 工程项目 永磁 同步电机 矢量 控制 调速 系统 仿真 710
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