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文档简介
1、带转矩内环的转速、磁链闭环控制的矢量控制1 矢量控制系统的设计以典型I型系统来设计为了将系统开环传递函数表示成典型I型系统的形式,磁链调节器设计为一个PI调节器与一个惯性环节串联,即其中、待定。于是磁链闭环的开环传递函数为。当取=时,整理可得(7),显然这是典型I型系统的开环传递函数形式。为了便于仿真,假设电机参数如下:定子互感和转子互感:L_m=34.7e-3定子电阻:R_s=0.087转子电阻:R_r=0.228定子漏感和转子漏感:L_lr=L_ls=0.8e-3极对数:n_p=2转动惯量:J=1.662转子磁链:Psi_r=1代入上述数值到G(s)可得。易知该I型系统的阻尼比和振荡频率有
2、如下关系:(8)。若今要求磁链调节曲线超调量、调节时间。根据自动控制理论,一旦超调量和调整时间确定了,典型I型系统的特征参数和可由确定,于是可解得=0.6901、=62.6483,再将和代入(8)式解得、=0.0116,=202.77, =0.2316图5 转子磁链的开环传递函数波特图2 矢量控制系统的仿真在MATLAB下作系统仿真模型,如图6所示。图6 MATLAB下作系统仿真模型各个子模块的仿真模型如图712所示:图7电流滞环脉冲发生图8按转子磁链定向的转子磁链电流模型图9 磁链调节器的模型图10 转速调节器的模型图11 转矩调节器的模型图12 generation仿真结果如图1323:
3、图13 A相电流波形 图14 iSq 图形 图15 iSd图形 图16 转速输出图形 图17 经2r/3s变换的三相电流给定波形 图18 转速调解器输出 图19 转矩调节器输出 图20 磁链调节器ApsiR输出 图21 定子磁链轨迹 图22 转矩转速曲线 图23 电动机输出转矩下面对本例做出简单的分析与说明:带转矩内环的转速,磁链闭环矢量控制系统的主电路采用电流滞环控制型逆变器。在控制电路中,在转速环后增加了转矩内环,转速调节器ASR的输出是转矩调节器ATR的给定Te*,而转矩的反馈信号Te,则通过矢量控制方程计算得到。电路中的磁链调节器ApsiR用于对电动机的定子磁链的控制,并设置了电流变换
4、和磁链观测环节,ATR和ApsiR的输出分别是定子电流的转矩分量i*st和励磁分量i*sm。i*st ,i*sm经过2r/3s变换后得到三相定子电流的给定值i*sA,i*sB,i*sC,并通过电流滞环控制PWM逆变器控制电动机定子的三相电流。带磁链和转矩闭环的矢量控制系统仿真模型如图6所示。期中直流电源DC,逆变器inverter,电动机motor和电动机测量模块组成了模型的主电路,逆变器的驱动信号由滞环脉冲发生器模块产生。三个调节器ASR,ATR和ApsiR均是带输出限幅的PI调节器。转自磁链观测采用二相同步旋转坐标系上的磁链模型,函数模块Fcn用于对转矩的计算,dq0-to-abc模块用于
5、2r/3s的坐标变换。调节器的参数见附录,模型的仿真算法为ode23tb.在给定转速为1400r/min,空载起动,在0.6s是加载60N·m,系统的仿真结果如前图所示。在波形中可以看到,在矢量控制下,转速上升平稳,加载后稍有下降但随即恢复,在0.35s达到给定转速时和0.6s加载时,系统调节器和电流,转矩都有相应的响应。由于ATR和ApsiR都是带限幅的PI调节器,在起动中俩个调节器都处于饱和限幅状态,因此定子电流的转矩和励磁分量都保持不变,定子的给定值i*sA,i*sB,i*sC也不变,所以在起动的过程中,定子电流基本保持不变实现了恒电流起动。由图可以看出,在起动阶段,磁场的建立过程比较平滑,磁链呈螺旋形增加,同时电动机转矩不断上升;而不带磁链调节器时,起动初期磁链轨迹波动较大,也引起了转矩的大幅度波动。从转矩转速曲线也可以看到,带磁链调节器的系
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