交流电机变频调速已逐步被人们接受并成为当代电机调速的主流,并且因其结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、效率和功率因数高,已经逐步取代直流伺服电动机而应用在高性能的伺服系统中[1]。因此,如何建立有效的交流异步电机控制系统的仿真模型,对于搭建硬件平台是一个很好的理论验证。Matlab是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,其在控制设计领域的应用已经被广泛认可,已成为控制系统设计的标准化软件之一。Matlab/Simulink可以对系统进行建模,通过仿真其行为,确认设计规范的正确性和可行性。本文分析了变频调速的原理以及交流异步电机的数学模型,借助Matlab/Simulink,搭建了坐标变换模块、矢量控制模块、电流滞环模块、速度控制模块等,通过模块组合实现了系统的整体动态仿真。硬件是基于TMS320F2812DSP芯片,设计系统主电路及相应的外围电路,实现电机的变频调速。1变频调速的原理从电机学可知,异步电动机的转速表达式为:n=60f/p(s-1)(1)式(1)中:f为供电频率,p为电动机的极对数,s为转差率。从该式可知改变频率f可达到改变转速的目的,也就是所谓的变频调速。我们采用交直交这样一种控制方式(VVVF变频或矢量控制变频)。先把工频交流电通过整流器转换成直流电,然后再把直流电转换成频率、电压均可调的交流电以供给电动机。变频部分的电路一般由整流、中间直流环、逆变和控制4个部分组成。整流器是将市电通过整流二极管整流成直流电,该直流电再经中间直流环节的滤波电容进行滤波变成平滑的直流电。然后利用半导体器件(GTO、GTR或IGBT)组成的三相逆变器,将直流电逆变成电压和频率可调的交流电,再结合电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,使输出波形近似正弦波,用于驱动异步电机,实现无级调速。变频调速范围宽、平滑性好、效率高、具有优良的静态及动态特性,是应用最广泛的一种高性能交流调速方式[2]。目前在国内外已广泛应用,是自动化电力传动的发展方向。2SVPWM数学模型SVPWM调制法是以三相对称正弦波电压供电时交流电机的理想磁通圆为基准,用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通,并由它们比较的结果决定逆变器的开关状态,形成PWM波形[3]。交流电机是一个高阶、非线性、强耦合、多变量的系统[4]。在研究异步电动机数学模型时常做如下假设:(1)电机定转子三相绕组完全对称,空间互差1200;(2)定转子表面光滑,其每相气隙磁动势在空间呈正弦分布;(3)忽略磁饱和、铁损的影响,绕组的自感和互感都是线性的。三相异步电机在两相静止坐标系下的模型就是-坐标系下的模型。将三相静止坐标(A-B-C)下的电量(电压、电流、磁链)用C3s/2s阵变换成二相静止坐标系下,即可得到三相异步电机在两相静止坐标系下的数学模型,再将二相坐标系-下的电量经C2s/2r[5]阵变换到二相旋转坐标系d-q下即可得到三相异步电机在两相旋转坐标下的模型。2.1电压方程流电机空间矢量控制系统的数学模型的基础上,建立了该控制系统仿真模型,其总体框图如图1所示。系统采用了电流、转速双闭环的控制方式,主包括AC/DC模块、逆变模块、电机本体模块、坐标变换模块、矢量控制模块等。3.1AC/DC转换AC/DC转换就是将50Hz的交流电整流成直流电,该模块就是图1中的vdc模块。其交流网侧采用三相二极管不可控整流桥,中间电容滤波,构成直流测。3.2确定SVPWM的输出时序Pulse首先确定空间矢量Uout所在扇区号,首先将空间电压矢量分解成o坐标下的U和
1200字范文,内容丰富有趣,写作的好帮手!