轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真畢業(yè)論文設(shè)計(jì)(存儲(chǔ)版)

　　

【正文】 壓的勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，為漏磁系（）。所謂PWM控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)試的技術(shù)。2. 輸出電壓波形雖是一系列的PWM波，但由于采用了恰當(dāng)?shù)腜WM控制技術(shù)，正弦基波的比重較大，影響電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的低次諧波受到很大的抑制，因而轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，提高了系統(tǒng)的調(diào)速范圍和穩(wěn)態(tài)性能。在基于轉(zhuǎn)差頻率適量控制系統(tǒng)中，為了滿足快速性這一主要性能指標(biāo)，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器這一動(dòng)態(tài)校正裝置。若太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢。得到滿意曲線后，將比例度放大，將積分時(shí)間由大到小加入，直到獲得滿意曲線響應(yīng)曲線。2） 整流橋和逆變橋參數(shù)設(shè)置：二極管整流電路和IGBT逆變電路中將橋臂的個(gè)數(shù)設(shè)置為6，其他參數(shù)均采用默認(rèn)值。定子電壓，可與輸入信號(hào)建立起函數(shù)關(guān)系（）。圖f反映了電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的變化狀況。在動(dòng)態(tài)過(guò)程中肯定會(huì)存在偏差。外文文獻(xiàn)Design and Research on VariableFrequency SpeedRegulatingAbstractThis paper covers the design of variablefrequency speedregulating Measurement System, which is a new topic in 1980s’. It discusses the affection of variable frequency power supply on Asynchronous motor, which is one of the key ponents of the Asynchronous Motor system. Also, according to the design characters of this kind of motor which are introduced. And Designed by Computer Aided As basis, Finally Design a new motor ，Based on the validity and correctness of the principles, the design of test data was been proved. Keywords： Variablefrequency； speedregulation ； Dynamometer CAD1 INTRODUCTIONVoltage source pulse width modulation (PWM) inverters widely used in the adjustable speed systems due to their favorable performance. The recent advancements in power electronic switching devices ,reduced the switching time and improved the performance of the PWM inverters for driving induction motors. The switching frequency of up to 20 kHz is mon with the insulated gate bipolar transistors (IGBT) for inverters. PWM inverter volume was reduced as well as the output the induction motors leading to premature aging of the insulation materials. Insulation failure was found in some motors when they used for 12 years. The winding insulation of some motors was destroyed even in the test （1）. Especially, in many industrial applications the PWM inverter and the motor must be at separate locations, and long cables are required. Because characteristic impedance of the motor is much more than that of the cable, the PWM voltage is reflected at motor terminal, which results in a . This can be well explained by transmission lines theory. It proved by our experiments （2）. Meanwhile, some experiments and research reports deterioration frequently takes place on the first turn of lineend coil. Then, the research on the voltage distribution in the coil is very important and significant to probing into the mechanism of motor insulation deterioration, to the development of variable frequency technology and to the design, manufacturing and application of induction motors. In this paper, we will focus on the motors used largely in industry and powered by acdcac voltage source PWMIGBT inverters. We will analyze PWM voltage distribution in motor windings and investigate the premature aging mechanism of winding insulation.2 HIGH FREQUENCY MODEL OF THE MOTORAs is known well, an induction motor at power frequency can be represented by an equivalent circuit depicted in , which affords an easy way was to analyze the motor performance. In the equivalent circuit of Fig. 1,Rs and Ls are stator winding resistance and leakage inductance。同時(shí)，在本科學(xué)習(xí)期間，我得到了同學(xué)們的熱心幫助和鼓勵(lì)。矢量變換控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，思路清晰，所能獲得的動(dòng)態(tài)性能基本上可以達(dá)到直流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的水平，得到了普遍的應(yīng)用。（a） 空載起動(dòng)，t=（b）空載起動(dòng)，t=（c）空載起動(dòng)，t=(d)空載起動(dòng)，t=（e）SPWM三相調(diào)制信號(hào)（f）空載起動(dòng)，t=(g)空載起動(dòng)，t=(,電流也下降為空載電流，逆變器輸出電壓也減小了。（a）轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器模塊：如圖（b）所示，由于，可通過(guò)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸輸出得到，轉(zhuǎn)差頻率可根據(jù)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制原理得到，即轉(zhuǎn)差頻率與定子電流的T軸分量，M軸分量可建立確定的函數(shù)關(guān)系（）。（1）PWM變頻電路參數(shù)設(shè)計(jì)PWM變頻電路分為整流電路和逆變電路，整流電路的輸入為三相交流電壓源，采用不可控的二極管作為整流器件，逆變電路采用可自關(guān)斷的IGBT作為換流器件。但若太大，積分作用太弱，以致不能減小穩(wěn)態(tài)誤差。在實(shí)際閉環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到給定值時(shí)，調(diào)節(jié)器的，積分過(guò)程將自動(dòng)停止。在設(shè)計(jì)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，常常會(huì)遇到動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)發(fā)生矛盾的情況。PWM變壓變頻器的應(yīng)用之所以如此的廣泛，是由于它具有如下的一系列優(yōu)點(diǎn)：1. 在主電流整流和逆變兩個(gè)單元中，只有逆變單元式可控的，通過(guò)它同時(shí)調(diào)節(jié)電壓和頻率，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單。 PWM逆變器與整流相對(duì)應(yīng)，把直流電變成交流電稱為逆變。根據(jù)公式（25）（27），以及基于轉(zhuǎn)差頻率的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制結(jié)構(gòu)原理圖，可以看出，在保持轉(zhuǎn)子磁鏈不變的控制下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩直接受定子電流的轉(zhuǎn)矩分量的控制，并且轉(zhuǎn)差角頻率可以通過(guò)定子電流的轉(zhuǎn)矩分量計(jì)算，轉(zhuǎn)子磁鏈也可以通過(guò)定子電流的勵(lì)磁分量來(lái)計(jì)算。轉(zhuǎn)速采用轉(zhuǎn)差頻率控制，即異步電動(dòng)機(jī)定子角頻率由轉(zhuǎn)子角頻率和轉(zhuǎn)差角頻率組成（）。以上的分析表明，在兩相坐標(biāo)系上的電壓源型變頻器異步電機(jī)具有4階電壓方程和1階運(yùn)動(dòng)方程，因此其狀態(tài)方程也應(yīng)該是5階的，須選取5個(gè)狀態(tài)變量。它將對(duì)異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化提供理論依據(jù)，同時(shí)，也為異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制提供了理論依據(jù)。、和、兩個(gè)坐標(biāo)系，為方便起見(jiàn)，取軸和軸重合。這時(shí)，繞組相當(dāng)于勵(lì)磁繞組，繞組相當(dāng)于偽靜止的電樞繞組。當(dāng)觀察者站在鐵芯上和繞組一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，在它看來(lái)，和是兩個(gè)通以直流而相互垂直的靜止繞組。在這里，不同的電機(jī)模型彼此等效的原則是，在不同坐標(biāo)系下所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)完全一致。當(dāng)一條支路中的導(dǎo)線經(jīng)過(guò)正電刷歸入另一條支路中時(shí)，在負(fù)電刷下又有一條導(dǎo)線補(bǔ)回來(lái)。通常須采用坐標(biāo)變換的方法加以改造，使變換后的數(shù)學(xué)模型容易處理一些。簡(jiǎn)單的說(shuō)，矢量控制就是將磁鏈與轉(zhuǎn)矩解耦，有利于分別設(shè)計(jì)兩者的調(diào)節(jié)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的高性能調(diào)速。（3）多變量之間的耦合關(guān)系主要也體現(xiàn)在和兩個(gè)環(huán)節(jié)上。為了把變參數(shù)矩陣轉(zhuǎn)換成常參數(shù)矩陣須利用坐標(biāo)變換。規(guī)定各繞組電壓、電流、磁鏈的的正方向符合電動(dòng)機(jī)慣性和右手螺旋定則。2．在異步電動(dòng)機(jī)中，電流乘磁通產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速乘磁通得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于它們都是同時(shí)變化的，在數(shù)學(xué)模型中，就含有兩個(gè)變量的乘積項(xiàng)，這樣一來(lái)，即使不考慮磁飽和等因素，數(shù)學(xué)模型也是非線性的。同時(shí)，由于在動(dòng)態(tài)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR飽和，系統(tǒng)能用對(duì)應(yīng)于的限幅轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，保證了在允許條件下的快速性。2．上述規(guī)律是在保持恒定的條件下成立的，保持恒定的條件：，可知 （111）可見(jiàn)該控制需要在恒控制的基礎(chǔ)上再提高電壓以補(bǔ)償定子電流壓降。因此，把直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)當(dāng)做電流給定信號(hào)，也就是轉(zhuǎn)矩給定信號(hào)。這種途徑可以深入了解模型的組織和模塊之間的相互作用。系統(tǒng)也能采用復(fù)合速率，也就是不同的部分用不同的速率來(lái)采樣和更新。同時(shí)也有開(kāi)發(fā)、管理、調(diào)試profiling、Mfiles、MATLAB、sapplications的系列工具。在美國(guó)，MATLAB是大學(xué)生和研究生必修的課程之一。MATLAB在擁有很多用戶的同時(shí)經(jīng)歷了許多年的發(fā)展時(shí)期。利用馬爾柯夫過(guò)程理論對(duì)容錯(cuò)控制系統(tǒng)進(jìn)行可靠性建模,研究冗余和容錯(cuò)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)也是交流調(diào)速研究的新領(lǐng)域,是熱點(diǎn)課題之一。1．智能化控制方法對(duì)交流調(diào)速系統(tǒng)的影響研究，主要針對(duì)電機(jī)參數(shù)的不確定性、純滯后或非線性耦合等特性,以及電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)估計(jì)的不準(zhǔn)確及參數(shù)變化的影響都會(huì)造成定向坐標(biāo)的偏移，模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)輸入、輸出信息進(jìn)行仿人思維的智能化控制方法開(kāi)始引入到交流調(diào)速系統(tǒng)中,成為交流調(diào)速控制技術(shù)新的研究方向。（4）交流電機(jī)環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)，堅(jiān)固耐用，可以在十分惡劣的環(huán)境下使用。1975年,德國(guó)學(xué)者FBlaschke提出了矢量變換控制原理,采用參數(shù)重構(gòu)和狀態(tài)重構(gòu)的現(xiàn)代控制理論概念實(shí)現(xiàn)了交流電動(dòng)機(jī)定子電流的勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量之間的解藕,實(shí)現(xiàn)了將交流電動(dòng)機(jī)的控制過(guò)程等效為直流電動(dòng)機(jī)的控制過(guò)程。因此,20世紀(jì)80年代以前,在變速傳動(dòng)領(lǐng)域中,直流調(diào)速一直占據(jù)主導(dǎo)地位。在工業(yè)化的進(jìn)程中,電動(dòng)機(jī)作為將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的主要設(shè)備。最后，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)出如下結(jié)論：采用轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的矢量控制系統(tǒng)具有良好的控制性能。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和電子版，允許論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。因此,調(diào)速技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。迄今為止,電力電子器件的發(fā)展經(jīng)歷了分立換流關(guān)斷器件（晶閘管元件），自關(guān)斷器件（GTR、GTO、VDMOS、IGBT）,功率集成電路PIC,智能模塊IPM,專用功率器件模塊ASPM,使得變頻裝置在性能與價(jià)格比上可以與直流調(diào)速裝置相媲美。單片微機(jī)MCS，DSP，→精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(Reduced Instruction Set Computer RISC)為控制核心的微機(jī)控制技術(shù)使得交流調(diào)速?gòu)哪M控制迅速走向數(shù)字控制。由異步電動(dòng)機(jī)工作原理可知,異步電動(dòng)機(jī)從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率可分為兩部分:一部分是拖動(dòng)負(fù)載的有效功率；另一部分是轉(zhuǎn)差功率,與轉(zhuǎn)差率成正比。主要措施是降低電力電子器件的開(kāi)關(guān)損耗。MATLAB是一種應(yīng)用于計(jì)算技術(shù)的高性能語(yǔ)言。MATLAB的一系列的特殊應(yīng)用解決方案稱為工具箱（toolboxes）。其包含的SIMULINK是用于在MATLAB下建立系統(tǒng)框圖和仿真環(huán)境的組件，其包含有大量的模塊集，可以很方便的調(diào)