交流电动机模型与MATLAB实现.ppt
4.4交流电动机模型与MATLAB实现,交流电动机与交流调速系统介绍,目前，交流调速系统的主要应用方向可分为以下三大类。（1）以节能为目的的改恒速为可调速,（2）以少维护省力为目的的取代直流调速系统,（3）直流调速难以实现的领域,从多方面来看，交流调速系统完全可以取代直流调速系统，并将为工农业生产以及节电节能等方面带来巨大的经济效益和社会效益。,交流电动机调速原理,从电机学可知，异步电动机的转速表达式为：,其中，f1为电机的定子供电频率；np为电机极对数；s为转差率。,因此实现异步电动机输出速度的改变，主要通过三类方式来实现，即改变电机的极对数、变化转差率以及改变供电频率。目前常见到的具体实现调速方案有：变极调速、调压调速、串级调速以及变频调速等。,交流电动机模型在Malab中的实现,为了简化交流电机的建模复杂工作，MATLAB推出的SimPowerSystems工具箱中定制封装了系列电机模型，当然包括在先前介绍的直流电机模型。SimPowerSystems工具箱中的交流电机模型位于Machines库中，主要包括Asynchronous Machine pu Units（标么值单位制的异步电动机）、Asynchronous Machine SI Units（国际单位制的异步电动机）、Permanent Magnet Synchronous Machine（永磁式同步电动机）、Simplified Synchronous Machine pu Units（标么值单位制的简化同步机）、Simplified Synchronous Machine SI Units（国际单位制的简化同步机）等。在本章采用国际单位制的异步电动机Asynchronous Machine SI Units。下面以国际单位制的异步电动机为例介绍。,异步电动机模型,其电气连接和功能分别为：A，B，C：交流电机的定子电压输入端子；Tm：电机负载输入端子，一般是加到电机轴上的机械负载；a,b,c:绕线式转子输出电压端子，一般短接，而在鼠笼式电机为此输出端子；m:电机信号输出端子，一般接电机测试信号分配器观测电机内部信号，或引出反馈信号。,异步电动机模型参数设置,Rotor type:转子类型列表框，分别可以将电机设置为绕线式（Wound）和鼠笼式（Squirrelcage）两种类型；Reference Frame：参考坐标列表框，可以选择转子坐标系（Rotor）、静止坐标系（Stationary）、同步旋转坐标系（Synchronous）；Nom.power,L-L volt,and fred.Pn(VA),Vn(Vrms),fn(Hz):额定功率（VA），线电压（V），频率（赫兹）；Stator Rs(ohm)Lls（H）：定子电阻Rs（ohm）和漏感Lls（H）；Rotor Rr(ohm)Lls（H）：转子电阻Rs（ohm）和漏感Lls（H）；Mutual inductance Lm（H）：互感Lm(H);Intia，friction factor and pairs of poles J(kg.m2):转动惯量J(kg.m2)，摩擦系数和极对数;Initial conditionss()th(deg)isa isb isc(A)：初始条件包括：初始转差s，点角度phas,phbs,phcs（deg）和定子电流isa isb isc(A),电机测试信号分配器模块,电机测试信号分配器参数设置,ir_abc:转子电流ira,irb,irc;ir_qd:同步d-q坐标下的q轴下的转子电流ir_q和d轴下的转子电流ir_d；phir_qd：同步d-q坐标下的q轴下的转子磁通phir_q和d轴下的转子磁通phir_d；vr_qd：同步d-q坐标下的q轴下的转子电压vr_q和d轴下的转子电压vr_d；is_abc：定子电流isa,isb,isc;is_qd：同步d-q坐标下的q轴下的定子电流is_q和d轴下的定子电流is_d；phir_qd：同步d-q坐标下的q轴下的定子磁通phis_q和d轴下的定子磁通phis_d；vs_qd：同步d-q坐标下的q轴下的定子电压vs_q和d轴下的定子电压vs_d；wm：电机的转速wm；Te：电机的机械转矩Te；Thetam：电机转子角位移Thetam。,4.5异步电机调压调速系统与MATLAB 实现,异步电机调压调速原理,根据异步电动机的机械特性方程：,为电机的极对数,为定子电源频率；,为定子电源相电压；,为折算到定子侧的每相转子电阻,为每相定子电阻,为每相定子漏感,为折算到定子侧的每相转子漏感,S 为转差率,异步电机调压调速的闭环控制系统,4.5.3 基于转速负反馈控制异步电机调压调速系统的MATLAB 实现,系统主要包括速度闭环，脉冲触发器、三相调压器，被控交流异步电动机等组成。,三相调压器由三对并联的晶闸管元件组成，采用相位控制方式，利用三相交流电源自然环流实现关断。,触发脉冲的顺序为V1V2V3V4V5V6，其中V1V3V5之间和V4V6V2之间互差120度，V1V4之间、V3V6之间、V5V2之间互差180度。,异步电机调压调速系统仿真模型,其中主要参数设置：转速调节器Kp为40，Ki为200；反馈参数K选择为：20；限幅器限幅值：150-30；.仿真参数设置：仿真算法选择为ode23tb，仿真时间05秒，其他为默认值。,系统的给定和转速输出曲线,
