综合考虑参数时变的异步电机模型研究
发布时间：2020-05-22 11:17
【摘要】：随着交流异步电机控制理论的日趋成熟,电机控制技术已由早期基于电机稳态模型的标量控制发展为现阶段广泛使用的基于电机动态模型的矢量控制。准确把握运行过程中的电机参数,建立尽可能精准的电机数学模型,是实现异步电机高性能矢量控制的前提。本文围绕综合考虑参数时变的异步电机模型展开研究,并通过仿真和实验验证了搭建的电机时变模型的可行性和有效性。针对电机参数的时变特性进行了详细的理论分析,并通过电机试验对理论分析进行验证。根据理论分析和实际试验建立了 ANSYS电机模型,综合试验和ANSYS模型的仿真结果,得到了电机参数的时变特性曲线。针对异步电机的非线性模型,从电机的理想数学模型出发,分别对考虑铁耗和主磁路饱和的电机动态模型进行推导,结合前文得到的电机参数时变特性曲线,完成了考虑铁耗、集肤效应和磁路饱和的非线性模型的搭建,并基于搭建的模型对各非线性因素进行独立仿真,同时分析各非线性因素对电机运行过程的影响。针对异步电机的动态热模型,从电机热传递出发,分析计算了电机构件的相关导热、传热参数,并根据电机损耗分布,搭建了5节点异步电机动态热网络模型,并通过ANSYS模型仿真和电机温升实验验证了电机动态热模型。通过电机损耗计算模型,将上述电机非线性模型和动态热模型进行联结,最终完成了综合考虑参数时变的异步电机模型的搭建,并通过实验验证了电机时变模型的可行性。图52幅,表8个,参考文献59篇。
【图文】：
图２－１电机磁路的磁化曲线逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｍｏｔｏｒ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｃｉｒｃｕｉｔ逡逑电机磁路的磁化曲线如图２－１所示，可以看出当电机运行在某一工作点（ｍ，逡逑／0）时，其稳态下的电感可以表示为Ｌ＝ｔａｎａｃ，即电感在该瞬间相对稳定，是此时逡逑电流的函数。而实际电机工作点会在该曲线上移动，即需要考虑电流变化产生的逡逑动态电感，因而动态电感应表示为ｉ／Ｌ＝ｔａｎａ／。逡逑为了简化计算，本文采用多项式拟合的方式来表示电机的磁化曲线。考虑到逡逑磁路饱和前后，磁化曲线的线性性质变化，本文分三段对磁化曲线进行拟合：逡逑ａ，／３＋＾，／２＋＾／＋＾邋（／＜／，）逡逑＾邋—邋＊邋ｃｉ２Ｉ邋＋ｂ２Ｉ＇邋＋ｃ２Ｉ邋＋邋ｄ２邋（／ｔ邋＜邋／邋＾邋／２）逦（２－１６）逡逑ａｊｌ？邋＋ｂ？ｒ－邋＋ｃ＾Ｉ邋＋ｄ＾邋（／
０逦０．２逦０．４逦０．６逦０．８逦１逦１．２逦１．４逡逑端电压／ｐ．ｕ．逡逑图２－３端电压与空载电流及损耗的关系曲线逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｖｏｌｔａｇｅ，邋ｎｏ－ｌｏａｄ邋ｃｕｒｒｅｎｔ邋ａｎｄ邋ｌｏｓｓ逡逑由２．１．４中铁耗的表达式（２－２６）可以看出，电机铁耗在频率不变时，正比于主逡逑磁通密度队，的平方，即正比于感应电势的平方。又电机端电压较小时，落在定子逡逑电阻上的电压降较小，则感应电势可以近似等于电机端电压。因此，在端电压较逡逑小时，，铁耗正比于端电压的平方。根据这一结论，取端电压在０．５N弦韵碌氖匝殄义鲜荩梢越缁奶暮突邓鸷姆掷耄缤迹玻词荆ü夂系那呖梢约棋义纤愕玫降缁赵厥被邓鸷脑嘉保福梗罚祝疃ǖ缪苟疃ㄆ德氏碌奶奈梗矗常住ｅ义希常担巍鲥巍鲥五五五五五五五五五五五五五义希渴匝槭导手靛危哄危哄危哄危哄义媳苠澹哄危海海哄义辖插澹玻靛危诲危海垮危危浚垮危垮危浚哄危诲危诲危哄五义希掊澹海海海海哄义希
本文编号：2675916
【图文】：
图２－１电机磁路的磁化曲线逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｍｏｔｏｒ邋ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｃｉｒｃｕｉｔ逡逑电机磁路的磁化曲线如图２－１所示，可以看出当电机运行在某一工作点（ｍ，逡逑／0）时，其稳态下的电感可以表示为Ｌ＝ｔａｎａｃ，即电感在该瞬间相对稳定，是此时逡逑电流的函数。而实际电机工作点会在该曲线上移动，即需要考虑电流变化产生的逡逑动态电感，因而动态电感应表示为ｉ／Ｌ＝ｔａｎａ／。逡逑为了简化计算，本文采用多项式拟合的方式来表示电机的磁化曲线。考虑到逡逑磁路饱和前后，磁化曲线的线性性质变化，本文分三段对磁化曲线进行拟合：逡逑ａ，／３＋＾，／２＋＾／＋＾邋（／＜／，）逡逑＾邋—邋＊邋ｃｉ２Ｉ邋＋ｂ２Ｉ＇邋＋ｃ２Ｉ邋＋邋ｄ２邋（／ｔ邋＜邋／邋＾邋／２）逦（２－１６）逡逑ａｊｌ？邋＋ｂ？ｒ－邋＋ｃ＾Ｉ邋＋ｄ＾邋（／
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