电气传动课程设计---直流调速系统设计及仿真和矢量控制变频调速(6)

2019-01-19 13:26

6异步电动机变频调速矢量控制仿真结果分析。

以上仿真实验结果表明:利用矢量控制算法的变频调速系统具有优良的动态特性和抗干扰特性,采用矢量控制方式,实现励磁电流与转矩电流的独立控制。变频调速系统具有良好的起动、稳态和抗干扰性能,其电流、转速、转矩波形和直流电机的相应波形极为相似,这就表明异步电机矢量控制变频调速完全可以达到直流电机的调速性能。

由于模拟直流电机的调速方法,来控制交流电机,因此,控制和分析直流电机的方法完全可以应用于交流电机的控制上,基于转速外环与电流内环的双闭环直流电机的控制方法,成功地应用于控制交流电机,取得了满意的控制效果,由于励磁环采用了闭环控制,可靠的保证了异步电机合适的磁场;转矩电流环的闭环控制,使得矢量控制变频调速系统,有很硬的机械特性,成为一种优良的控制系统。

该矢量控制系统采用了速度PI调节器、励磁电流PI调节器、转矩电流PI调节器三个调节器分别实现对转速、励磁电流、转矩电流的控制。因电机磁路具有饱和特性,过励磁只会增大励磁电流,而电机的磁链幅值并未得到相应的提高,力矩电流也没有相应减少,使电机磁路损耗急剧增大,功率因数降低,最终导致电机发热,所以三个PI调节器都进行了限幅,以保证力矩电流与磁链幅值的乘积和负载相适应。电流仿真实验曲线表明,整个系统的动态响应快,稳态精度高。

可以看出在开始启动的瞬间,定子电流的峰值可达到400A,在恒转矩启动阶段,定子电流基本保持在约为150A。恒转矩启动阶段的大约时间为0.1s。在

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恒转矩段,转矩保持在极限值300N.m,这个极限值在速度调节器参数表中设定的。速度约在0.9s时上升到最大值,在约0.6s时达到稳态值,稳态转子角速度为150rad/s。

小结

通过本次设计的学习,可以说是对我们所学理论知识整体的综合性运用,设计的内容贯穿课本各章节始终,对我们从整体上把握电力拖动自动控制系统-运动控制系统学科有了很高的要求。

经过激烈的讨论,我们确定了大家都认可的方案。到了具体选用元器件的时候,大家又有了不同的见解,又会争论一番,总之争论贯穿整个过程。虽然之前我们会为了某个问题而争论不休,但是我们只有一个共同的目标,那就是把课程设计做好。所以在老师的帮助指导下,我们设计做好了之后,都是同样的高兴。我也从中学到了些许的课外知识:同学之间团结合作不容忽视,分工协作查找资料在这样的活动中发挥着重要的作用。同时通过本次课程设计,我也从中发现了自己的缺点和不足,体现在对知识的掌握不够扎实,知识面还不够广等问题。

总之,本次课程设计虽然只有短暂的两周,但它让我受益匪浅。同时也让我意识到学习的重要性以及今后学习的紧迫性,更坚定了我今后学习的积极性,进一步明确了今后奋斗的目标。

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参考文献

1、陈伯时.电力拖动自动控制系统,第3版.北京:机械工业出版社,2004 2、石玉等.电力电子技术题例与电路设计指.北京:机械工业出版社,1998 3、王兆安.电力电子技术. 第4版.北京:机械工业出版社,2000 4、王离九等. 电力拖动自动控制系统. 武汉:华中科技大学出版社,1991 5、胡寿松.自动控制原理:第4版.北京:国防工业出版社

6、洪乃刚等。 电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真。机械工业出版社,2007。

7、李华德主编。交流调速控制系统。电子工业出版社,2003 8、胡崇岳等。现代交流调速系统。机械工业出版社,2001

9、黄忠霖等。控制系统MATLAB设计及仿真。机械工业出版社,2001 10、电工手册

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