山东矿用变压器两种矢量控制方式的仿真研究

编辑：山东矿用变压器厂家 日期：2019-01-11 人气：402

　　随着机器人，数控机床等技术的发展，人们对高性能系统的需求不断增长，由于电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的或定位控制，电机矢量控制系统的研究已成为中小容量系统研究的重点之一。山东矿用变压器矢量控制控制思想是以电机控制参数的实时解耦，实现电机的转矩控制，达到与山东矿用变压器一样的性能。在实现山东矿用变压器矢量控制的要求时，往往需要借助于仿真，通过仿真可使系统调试更方便，并能更快地实现控制。本文选用了MATLAB语言中的Simulink和PowerSystemBlock模块建立了控制系统的仿真模型，将得出的仿真结果进行了分析2好磁场定向下的山东矿用变压器数学模型山东矿用变压器是同步系统的主要环节，分析其数学模型对把握其特性尤为重要。取转子永磁体基波励磁磁场轴线为d轴，q轴顺着旋转方向超前d轴90度电角度，dq轴系随同转子以电角度阶一道旋转，它的空间坐标以d轴与轴as间的电角度0r来表示，则理想永磁等；邓智泉（1969-），男，博士后，副教授，研究方向为电机控制，无轴承电机，高速电机等。同步电机在dq旋转坐标系中的数学模型可以写成如下形式：根据数学模型用Simulink建立了电机的模块如所示。

　　3电流控制电压型逆变器为了实现转子磁场定向的矢量变换控制，需要控制定子电流矢量的幅值和方向。电流控制电压型逆变器能够实现对电机定子电流矢量幅值和方向的控制。逆变器的性能在很大程度上决定着整个电机矢量控制系统的性能和可靠性。本文设计的电流控制电压型逆变器的结构如圄2所示，逆变器将频率固定的电转换成频率、相位、幅值可变的电。逆变器的输出电流由电流控制器控制。

　　用simulink建立了逆变器的模块如圄3所示。

　　4转子磁场定向控制系统4.1山东矿用变压器转子磁场定向矢量控制原理在系统中，最关键的问题是实现山东矿用变压器瞬时力矩的高性能控制。7山东矿用变压器的电磁转矩是由气隙磁通和定子磁动势的相互作用产生的。在=0即转子磁场定向控制方，定子电流矢量的菌轴分量为0，电磁转矩仅与定子电流中的交轴分量有关，每单位定子电流产生的转矩值最大圄4为采用=0电流控制的控制系统原理圄。山东矿用变压器在其转子上装有永磁材料，可以产生恒定磁场。与转子同轴装有位置检测器，它可以检测永磁体的磁极位置，用位置信号控制同步山东矿用变压器定子电流的相位，可以实现转子磁场方向与电枢电流矢量在空间上保持正交，在其他条件一定时，所产生的电磁转矩矿用变压器最大，所产生的电磁转矩和定子电流成线性关系。此时的山东矿用变压器就芫全等效成一台山东矿用变压器。电机的矢量控制技术发展成为两种主要形式：前馈型矢量控制和反馈型矢量控制。4.2电机前馈型矢量控制前馈型矢量控制又名间接型矢量控制，这类控制系统的组成方案是多种多样的，圄5仅是其中一种方案的MATLAB模型。前馈型矢量控制与反馈型矢量控制不同，它无需磁通反馈，根据来自于电机模型中的系统参数电枢全交链磁通给定值，由和通过运算就可以得到电磁转矩的值。圄5采用了速度和转矩控制环D的串极控制结构。

　　速度值ffl*与实际值叫比较后，将其差值作为速度调节器的输入。速度调节器是个tb例积分调节器，它的输出是转矩实际值。实际值J；与值比较后输入到转矩调节器，转矩调节器也是个tb例积分调节器，转矩调节器的输出便是交轴电流给定值。由（，和转子位置实际值通过dq轴系到ABC轴系的坐标变换，便得到定子电流电流跟踪给定电流，从而得到需要的输出转矩。

　　反馈型矢量控制又名直接型矢量控制，这类控制系统也有多种组成方案，圄6仅是其中一种方案的MATLAB仿真模型。圄中最关键的部分是磁通运算器，用simulink建立了磁通运算器模块如圄7所示。根据电机在同步旋转d，q，0坐标系中的电压方程，将检测到得两相定子电流和电压用于计算磁链参数，于是可以得到d，q，0坐标系的磁链和9，经过矢量合成可以得到全交链磁通妒/，由以/和~通过运算就可以得到电磁转矩的值7，将其与转矩实际值7；比较后经PI调节器调节后输出交轴电流给定值<.与前馈型矢量控制同理，两相电流输入到电流控制逆变器，使得实际电流跟踪给定电流，从而得到需要的输出转矩。

　　4.4山东矿用变压器两种矢量控制方式的仿真结果仿真中用到的电机参数如下：定子电阻为246W，定子直轴电感和交轴电感都为8.5e-3H，永磁磁极与定子绕组交链的磁链为0.175Wb，转动惯量0.8e-3kgm2，极对数4，给定转速为岣=700〃押，在户0.06 s时，负载转矩由3N-m突变为1N-m.将两个转子磁场定向的控制系统在Matlab中远行，假设仿真时电机参数不随转速、频率变化，得仿真波形如圄8、圄9所示。根据仿真结果可得如下结论：反馈型和前馈型矢量控制的核心都是采用坐标变换的方法实现电机瞬时转矩的有效控制。两种矢量控制系统都能获得良好的性能。

　　反馈型矢量控制系统比较复杂，而前馈型矢量控制系统简单；6）仿真验证了关于矢量控制系统理论的正确性和实用性；5结论本文将两种常用的矢量控制系统作了仿真，由仿真结果得出了与理论分析一致的结论，仿真中建立的几个仿真模型可为系统的分析和参数设计提供。

　　3陈坚，电机数学模型及系统。北京：国防工业出版社王成元，等。矢量控制驱动山东矿用变压器。北京：机械工业出版社，1995.程卫国。MATLAB5.3应用指南。北京：人民邮电出版社，1999.曾朝晖。电机矢量控制策略研究。南京：东南大学，见诚尚志，等著，胡玉雁徐崇庶译山东矿用变压器及其微机控制。徐州：中国矿业大学版社，1988.

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