六相感应电机建模与仿真_第1页
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文档简介

1、六相感应电机建模与仿真在之前的船舶电力推进系统中, 推进电机基本上都是三相的, 像船舶电推中这样需要大功率、 大电流的领域, 三相调速系统的 应用具有一定的局限性 1 。六相系统较三相系统有以下几个优 势2-3 :1)低压大功率。由于相数的增多,假设电机相电压不变, 六相电机功率要远大于三相电机。2)冗余性比较好。当六相感应电机的一相或者多相出现故 障的时候,系统仍然可以继续工作。3)转矩脉动小。六相感应电机空间谐波的次数提高,而且 幅值较小,这样会使电机的转矩脉动减小,调高系统的动态、静 态性能。1 六相感应电机数学建模 六相感应电机内部有很多变量例如电压、电流、磁链等,这 些量之间是相互耦

2、合的, 很难通过单独控制一个量直接控制转矩 或者转速,经过对数学模型的分析,通过合适的空间变换,多相 电机可以等效为一个两相电机和一些非机电能量转换的部分 4 式(1)即为六相谐波基变换矩阵 6 6T X。1.1 电压方程经过变换矩阵变换后得到解耦后的电压。1) d-q 子空间的电压方程:1.2 磁链方程在谐波基下只有 d-q 空间中的磁链, 定子磁链与转子磁链发 生了交链,而在 12zz?、 12oo ?子空间中的定子磁链的与转子 磁链并没有发生交链, 定子磁链只与定子侧的电流有关, 转子磁 链只与转子侧的电流有关5 。d-q子空间在a 0坐标系下的磁 链方程如下:2 六相感应电机仿真模型首

3、先在 Matlab/Simulink 中建立 a0 坐标系下的两相电机的 仿真模型,然后建立六相感应电机在12zz?子空间和12oo ?子空间的仿真模块。最后,加入空间坐标变换模块,具体包括六相 静止坐标系通过空间矢量解耦到 3 个互相正交的子空间坐标系 的变换模块, 以及 3 个子空间坐标系到六相静止坐标系的变换模 块。本文所建立的六相感应电机是双三相中性点连接的。 六相感 应电机在 Simulink 下搭建的仿真模型如图 1 所示。3 仿真分析与结论 为了验证所搭建的六相感应电机模型的可用性, 现对其进行仿真实验, 采用直接起动方式, 直接给六相感应电机加六相正弦 电压,给定各相电压有效值 220V,前0.3S空载启动,在0.4S时 给定负载19N ,电机额定转速1440r/m ,额定转矩19N-m,额定 相电压220V,额定电流5.5A,额定功率3kW。实验所得波形如图 3 所示由上面所仿真得出的波形可以看出, 直接启动时, 电机大约 在 0.2S 达到额定转速并保持稳定,所观测的定子磁链也在 0.2S 基本达到圆形。当 0.4S 时给定 30N 的负载,转速立即响应开始 下降,大约0.5

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