Simulink的无刷双馈电机的数学仿真.pdfVIP

学兔兔 第6期(总第193期) 机 械 工程 与 自动 化 No．6 2015年 12月 MECHANICAL ENGINEERING 8L AUT0MAT10N Dec． 文章编号：1672—6413(2015)06—0078—02 基于MATLAB／Simulink的无刷双馈电机的数学仿真 侯 春 (江苏省联合职业技术学院徐州机电分院 电气工程系，江苏 徐州 221011) 摘要：建立了无刷双馈电机的模型，对其开环特性进行了分析，并对无刷双馈电机异步、同步通用的机械特 性进行了仿真验证；通过开环系统仿真验证了模型的正确性，为下一步闭环系统的仿真与设计做好铺垫。 关键词：数学模型；开环运行特性；无刷双馈电机 中图分类号：TP391．9：TM32 文献标识码：A 0 引言 仿真系统中电机的参数如表1所示。 无刷双馈电机定子侧有两套绕组，分别为功率绕 组和控制绕组，绕组的结构与三相异步电动机的绕组 结构不同，但绕组的名称与普通单相异步电动机有些 类似。无刷双馈电机的转子可以是改进型的鼠笼型， 也可以是磁阻式结构，虽然转子为普通结构，但是由于 其具有两套定子绕组，从而使无刷双馈电机既具有绕 线式异步电机的特性，同时还具有同步电机的特性。 因此，无刷双馈电机既可以作为电动机使用，也可以作 为发电机使用。无刷双馈电机由于其特殊的定子结 构，在运行时，功率绕组接工频电源，只需在控制绕组 接变频器，因此所要求的变频器容量小，故可以降低成 本，特别适合于风机和泵类等二次方率负载的节能调 速系统，以及风力、水力和潮汐能等可再生能源发电的 Wl 变速恒频发电系统。因此，对无刷双馈电机的研究开 图1 无刷双馈电机的定子、转子仿真模型 发越来越关注，本文对无刷双馈电机进行建模和特性 分析。 1 基于MATLAB／Simulink搭建无刷双馈电机仿真模型 搭建无刷双馈电机模型之前，依据选定的坐标系， 对电机的 —q数学模型利用坐标变换和电感矩阵变 换等手段进行化简，从而得到更为简洁的基于转子速 两相坐标系的数学模型[1--3]，其输入为电压变量，输出 为电流变量，中间变量为电流的导数。 在MATLAB／Simulink软件 中，先依据基于转 子速两相坐标系的无刷双馈电机的数学模型搭建电机 的定子、转子仿真模型，如图1所示；然后再结合电机 图2 无刷双馈电机的电磁转矩仿真模型 的电磁转矩方程、电机的运动方程，搭建无刷双馈电机 2 无刷双馈电机的开环运行 的仿真模型。 无刷双馈电机的功率绕组直接接到工频电源 把图1中定子、转子的仿真模型的输出作为系统 (380 V／50 Hz)上，控制绕组直接接直流电压(60 V)， 的输入，搭建电磁转矩的仿真模型，如图2所示。 此时，电机工作在双馈同步运行状态，现对其进行仿真。 将上述所建立的各仿真模型封装成模块，加上电 2．1 启动特性仿真 源，就构成了无刷双馈电机的数学仿真模型，如图3 图4为无刷双馈电机双馈同步运行启动特性。图 所示。 4(a)中速度在2 S时由1 000 r／min经过震荡下降至 收稿日期：2014—12—08；修订日期：2015—06—18 作者简介：侯春 (1981一)，女，江苏徐州人，讲师，硕士