《电力电子电机控制系统仿真技术》洪乃刚第7章.pptVIP

第7章交流电动机矢量控制系统仿真 交流电动机动态控制需要建立电机的动态数学模型，Simulink中的交流电动机模型就是建立在矢量坐标变换基础上的动态模型，在矢量控制系统中坐标变换和磁链观察都是矢量控制系统的重要方面。本章首先介绍Simulink中的坐标变换模块和磁链观察器建模的方法，然后介绍矢量控制系统的建模和仿真。 7.1 三相坐标系/二相坐标系的变换7.1.1 坐标系变换原理 坐标变换包括三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换（简称3s/2s变换）、两相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换（简称2s/2r变换）。 三相坐标系上的三相对称绕组A,B,C通以三相对称电流产生旋转磁动势F，F 的旋转速度 为三相电流的频率。二相旋转坐标系上的二相绕组d,q通以二相对称电流也产生旋转磁动势，对dq坐标系的旋转速度为 ， 为电流的频率，因为dq坐标系本身是旋转的，其旋转速度为 ，因此相对静止坐标系的旋转速度为 如果二相坐标系上电流产生的磁动势与三相坐标系上电流产生的磁动势F大小相等旋转速度也相同， ，这时二相旋转坐标系绕组可以等效于三相静止坐标系上的绕组，即三相绕组可以用二相绕组来代替，坐标变换揭示了三相绕组电压（电流）与二相绕组电压（电流）之间的关系。 一 三相→二相的坐标变换，即abc-to-dq0 Transformation模块的表达式为： 二 .二相→三相的坐标变换关系，即dq0-abc transformation模块的表达式为： 在图7.1中三相静止坐标系与二相静止坐标系的夹角 ，令dq坐标系的旋转速度 ，初始角 ，则dq坐标系就和二相静止坐标系重合，因此在式7.1和式7.4中令 ，式7.1就是3s/2s的变换，式7.4就是2s /3s的变换。 7.1.2 坐标系变换模块和使用一 坐标系变换模块 模块的abc端输入或输出三相信号，dq0端输入或输出二相信号和0轴信号，这些信号可以是电压，电流或磁链。 Sin-cos端输入坐标轴旋转角的正弦和余弦信号。 二 坐标系变换模块的使用 观察三相电压经3s/2s和3s/2r变换及其反变换的波形,三相电压为220V 50HZ。 （1） 3s/2s变换 设定三相源ua,ub,uc参数，50 Hz，初始相位0。角频率给定w*模块，f = 0，这意味着d-q坐标系的d轴与静止坐标系A轴重合，d-q坐标系不旋转，这时d-q坐标系蜕化为静止的α-β坐标系，abc-to-dq0模块现在进行的是3s/2s变换。启动仿真得到波形 （2）3s/2r变换 设定三相源ua,ub,uc参数，50 Hz，初始相位0。 角频率给定w*模块 f = 50 Hz， 7.2　异步电动机磁链观察 异步电动机定子绕组输入的电流包含转矩分量和励磁分量两部分，对电机磁场控制，需要知道磁场的大小和位置，由于受到技术条件的限制，磁场一般采用计算的方法，即采用磁链模型进行观测。本节通过建立磁链模型，观察磁链计算的效果。 7.2.1转子磁链观察的电流模型 一 在二相静止坐标系上的转子磁链电流模型 二　按转子磁链定向二相旋转坐标系上的 转子磁链电流模型 由异步电机的矢量控制方程式： 由矢量控制方程计算转子磁链ψr 7.2.2 转子磁链的电压模型 7.2.3转子磁链模型仿真一 转子磁链观察建模 转子磁链电流模型结构（二相同步旋转坐标系） 转子磁链电压模型计算流程 转子磁链电压模型结构 二 转子磁链模型仿真 例7.2　　转子磁链模型的计算参数设置如下：　　电动机参数：　380V　50HZ 二对极，Rs=0.435 Ω Lls=0.002 h，Rr=0.816 Ω Llr=0.002 h，Lm=0.069h，J=0.19 kg.m2。逆变器直流电源510V。 电流模型　50Hz 调制度0.9 7.3 转差频率控制异步电动机 矢量控制系统建模和仿真7.3.1 转差频率控制原理 转差频率控制的矢量控制系统仿真模型 给定环节有定子电流励磁分量im* 和转子速度n* 电流/电压转换函数模块um*、ut* 7.3.3 模型仿真结果 转速 响应 定子 电流 定子磁链轨迹 7.4 带转矩内环的转速、磁