交-交变频同步电机调速系统的实验仿真研究
发布时间：2019-07-24 15:13
【摘要】：利用交-交变频同步电机调速系统原理,采用PSIM软件建立了气隙磁场定向控制的交-交变频同步电机调速系统的仿真模型,对系统模型进行了仿真测试,验证了该模型的稳定性。结合实际热连轧过程,对交-交变频同步电机系统注入电网的谐波进行研究,得到交-交变频同步电机系统运行时谐波的变化规律及其影响因素。实验结果表明,仿真波形变化与现场的波形变化基本相同,该模型可辅助相关理论研究。
【图文】：
电机矢量变换到磁场定向的坐标轴系。三相电流（转子电流或定子电流）进行矢量变换后，感应电机就变成了由励磁电流分量（ｉｍ）和转矩电流分量（ｉｔ）分开控制的直流电机。按照直流电机的控制方法，将得到的控制量进行坐标反变换，就能把对感应电机的控制转变为对磁链参照系下的直流电机的控制［６］。各坐标轴之间的夹角如图１所示。ωｓ是同步角速度，ωｒ是转子角速度，φｓ是磁链同步角（即从定子α轴到磁链轴φ的夹角），φＬ是负载角（即从转子ｄ轴到磁链轴Ｍ的夹角），λ是转子位置角。其中φｓ＝φＬ＋λ。图１各坐标轴位置示意图２同步电机设计在高性能、大（中）容量的同步电机调速系统中，多采用气隙磁链定向矢量控制方法［７－８］。根据电压模块、速度模块和磁场定向矢量控制理论，将矢量空间计算出的电压前馈给定值接到电机定子侧，搭建起同步电机调速系统的仿真模型。２．１磁链观测器－电压模型磁场定向控制系统的关键单元是磁链观测器，它能观测到气隙磁链的幅值以及旋转角的信息，构成磁场定向的基准坐标轴线（Ｍ轴、Ｔ轴）。在理论仿真上，电机低速时电压模型误差不大，并且电流模型中磁化曲线的模拟等比较复杂，所以本仿真系统采用电压模型来工作。定子电压模型Ｍｕ单元基于静止坐标系α轴、β轴的电压与电流计算出磁链，输入定子电压ｕＡ、ｕＢ、ｕＣ，电流ｉＡ、ｉＢ、ｉＣ，输出α轴、β轴的磁链Ψｓα、Ψｓβ，并由此计算出磁通幅值｜Ψｓ｜和Ｍ轴与α轴之夹角θ。轴气隙磁链关系式为ψｓα＝∫
变成了由励磁电流分量（ｉｍ）和转矩电流分量（ｉｔ）分开控制的直流电机。按照直流电机的控制方法，将得到的控制量进行坐标反变换，就能把对感应电机的控制转变为对磁链参照系下的直流电机的控制［６］。各坐标轴之间的夹角如图１所示。ωｓ是同步角速度，ωｒ是转子角速度，φｓ是磁链同步角（即从定子α轴到磁链轴φ的夹角），φＬ是负载角（即从转子ｄ轴到磁链轴Ｍ的夹角），λ是转子位置角。其中φｓ＝φＬ＋λ。图１各坐标轴位置示意图２同步电机设计在高性能、大（中）容量的同步电机调速系统中，，多采用气隙磁链定向矢量控制方法［７－８］。根据电压模块、速度模块和磁场定向矢量控制理论，将矢量空间计算出的电压前馈给定值接到电机定子侧，搭建起同步电机调速系统的仿真模型。２．１磁链观测器－电压模型磁场定向控制系统的关键单元是磁链观测器，它能观测到气隙磁链的幅值以及旋转角的信息，构成磁场定向的基准坐标轴线（Ｍ轴、Ｔ轴）。在理论仿真上，电机低速时电压模型误差不大，并且电流模型中磁化曲线的模拟等比较复杂，所以本仿真系统采用电压模型来工作。定子电压模型Ｍｕ单元基于静止坐标系α轴、β轴的电压与电流计算出磁链，输入定子电压ｕＡ、ｕＢ、ｕＣ，电流ｉＡ、ｉＢ、ｉＣ，输出α轴、β轴的磁链Ψｓα、Ψｓβ，并由此计算出磁通幅值｜Ψｓ｜和Ｍ轴与α轴之夹角θ。轴气隙磁链关系式为ψｓα＝∫（ｕｓα－Ｒｓｉｓα）ｄｔ－Ｌｓｌｉｓαψｓβ＝∫（ｕｓ
【作者单位】： 北京科技大学自动化学院;北京科技大学自然科学基础实验中心;
【分类号】：TG333;TM341
本文编号：2518709
【图文】：
电机矢量变换到磁场定向的坐标轴系。三相电流（转子电流或定子电流）进行矢量变换后，感应电机就变成了由励磁电流分量（ｉｍ）和转矩电流分量（ｉｔ）分开控制的直流电机。按照直流电机的控制方法，将得到的控制量进行坐标反变换，就能把对感应电机的控制转变为对磁链参照系下的直流电机的控制［６］。各坐标轴之间的夹角如图１所示。ωｓ是同步角速度，ωｒ是转子角速度，φｓ是磁链同步角（即从定子α轴到磁链轴φ的夹角），φＬ是负载角（即从转子ｄ轴到磁链轴Ｍ的夹角），λ是转子位置角。其中φｓ＝φＬ＋λ。图１各坐标轴位置示意图２同步电机设计在高性能、大（中）容量的同步电机调速系统中，多采用气隙磁链定向矢量控制方法［７－８］。根据电压模块、速度模块和磁场定向矢量控制理论，将矢量空间计算出的电压前馈给定值接到电机定子侧，搭建起同步电机调速系统的仿真模型。２．１磁链观测器－电压模型磁场定向控制系统的关键单元是磁链观测器，它能观测到气隙磁链的幅值以及旋转角的信息，构成磁场定向的基准坐标轴线（Ｍ轴、Ｔ轴）。在理论仿真上，电机低速时电压模型误差不大，并且电流模型中磁化曲线的模拟等比较复杂，所以本仿真系统采用电压模型来工作。定子电压模型Ｍｕ单元基于静止坐标系α轴、β轴的电压与电流计算出磁链，输入定子电压ｕＡ、ｕＢ、ｕＣ，电流ｉＡ、ｉＢ、ｉＣ，输出α轴、β轴的磁链Ψｓα、Ψｓβ，并由此计算出磁通幅值｜Ψｓ｜和Ｍ轴与α轴之夹角θ。轴气隙磁链关系式为ψｓα＝∫
变成了由励磁电流分量（ｉｍ）和转矩电流分量（ｉｔ）分开控制的直流电机。按照直流电机的控制方法，将得到的控制量进行坐标反变换，就能把对感应电机的控制转变为对磁链参照系下的直流电机的控制［６］。各坐标轴之间的夹角如图１所示。ωｓ是同步角速度，ωｒ是转子角速度，φｓ是磁链同步角（即从定子α轴到磁链轴φ的夹角），φＬ是负载角（即从转子ｄ轴到磁链轴Ｍ的夹角），λ是转子位置角。其中φｓ＝φＬ＋λ。图１各坐标轴位置示意图２同步电机设计在高性能、大（中）容量的同步电机调速系统中，，多采用气隙磁链定向矢量控制方法［７－８］。根据电压模块、速度模块和磁场定向矢量控制理论，将矢量空间计算出的电压前馈给定值接到电机定子侧，搭建起同步电机调速系统的仿真模型。２．１磁链观测器－电压模型磁场定向控制系统的关键单元是磁链观测器，它能观测到气隙磁链的幅值以及旋转角的信息，构成磁场定向的基准坐标轴线（Ｍ轴、Ｔ轴）。在理论仿真上，电机低速时电压模型误差不大，并且电流模型中磁化曲线的模拟等比较复杂，所以本仿真系统采用电压模型来工作。定子电压模型Ｍｕ单元基于静止坐标系α轴、β轴的电压与电流计算出磁链，输入定子电压ｕＡ、ｕＢ、ｕＣ，电流ｉＡ、ｉＢ、ｉＣ，输出α轴、β轴的磁链Ψｓα、Ψｓβ，并由此计算出磁通幅值｜Ψｓ｜和Ｍ轴与α轴之夹角θ。轴气隙磁链关系式为ψｓα＝∫（ｕｓα－Ｒｓｉｓα）ｄｔ－Ｌｓｌｉｓαψｓβ＝∫（ｕｓ
【作者单位】： 北京科技大学自动化学院;北京科技大学自然科学基础实验中心;
【分类号】：TG333;TM341
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