模拟变速电动机控制- MATLAB和Simulink MathWorks北欧金宝app - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

模拟变速电机控制

变速控制交流电机利用forced-commutated电子开关igbt、mosfet、矩形脉冲断开。异步机的脉冲宽度调制(PWM)电压的转换器(VSC)现在逐渐取代直流电机和可控硅桥。与PWM,结合现代控制技术,如矢量控制或直接转矩控制,可以获得相同的速度和转矩控制的灵活性与直流机器。本教程展示了如何构建一个简单的开环控制异步交流传动的机器。Simscape™电气™专业电力系统包含预先构建的模型,可以模拟电动驱动系统不需要自己构建这些复杂的系统。有关更多信息,请参见电动驱动模型。

的Simscape>电>电力系统专业>电机库包含四种最常用的三相机器:简化并完成同步机、异步电机和永磁同步电机。每台机器可以使用在发电机或电动机模式。结合线性和非线性元素,如变压器、线路、负载,断路器,等等,他们可以用来模拟电网机电瞬变。也可以结合电力电子器件模拟驱动器。

的Simscape>电>电力系统专业>电力电子库包含块让你模拟二极管、晶体闸流管、矩形脉冲断开晶体闸流管、场效应管、IGBT设备。你可以联系几个街区建立三相桥。例如,一个IGBT逆变桥需要6个IGBT和6个反平行的二极管。

为了便于实现的桥梁,通用桥阻止自动为您执行这些互联。

构建和模拟PWM电机驱动

按照以下的步骤来建立一个控制电动机的模型。

组装和配置模型

类型power_new在命令行打开一个新模型。保存模型power_PWMmotor
添加一个通用桥块的Simscape>电>电力系统专业>电力电子图书馆
在参数设置通用桥块,设置电力电子设备参数IGBT /二极管。
添加一个异步电机国际标准单位块的Simscape>电>电力系统专业>电机图书馆

设置的参数异步电机国际标准单位块如下。

设置	参数	价值
配置	转子类型	`鼠笼式`
参数	标称功率、电压(行)和频率(Pn (VA), Vn (Vrms), fn (Hz)]	`(3 * 746 220 60)`
	定子电阻和电感(Rs(欧姆)(H)前)	`(1.115 - 0.005974)`
	转子电阻和电感[Rr(欧姆)Llr”(H)]	`(1.083 - 0.005974)`
	互感Lm (H)	`0.2037`
	惯性,摩擦系数、极双[J (kg.m ^ 2) F(新墨西哥州)p ()]	`(0.02 - 0.005752 (2)`
	[滑,th(度)、ia ib, ic (A), pha, phb, phc(度)	`(1 0 0 0 0 0 0 0)`

设置的标称功率3 * 746Vn VA和名义相间电压220年Vrms实现3 HP, 60赫兹机两双的波兰人。因此名义速度略低于1800 rpm的同步转速,或w_年代= 188.5 rad / s。

设置转子类型参数鼠笼式隐藏输出端口,一个,b,c,因为这三个转子终端短路通常是一起普通电动机操作。

访问的内部信号异步电机布洛克:
1. 添加一个总线选择器块的金宝app>信号路由图书馆。
2. 测量输出端口连接,米机器的块的输入端口总线选择器块。
3. 打开块的参数对话框的总线选择器块。双击。
4. 删除预选的信号。在选中的元素窗格中,转变选择? ? ?signal1和? ? ?signal2,然后单击删除。
5. 选择感兴趣的信号:
  1. 在对话框的左侧窗格中,选择测量定子>定子电流is_a (A)。点击选择> >。
  2. 选择机械>转子转速(wm)。点击选择> >。
  3. 选择电磁转矩Te (N *米)。点击选择> >。

加载和驾驶汽车

实现高频矩电动机负载的特征。假设二次高频矩特征(风扇或泵类型负载)。,转矩T正比于速度ω的平方。

$T = k \times ω^{2}$

电动机的额定转矩

$T_{n} = \frac{3 \times 746年}{188.5} = 11.87 N 米$

因此,不断k应该是

$k = \frac{T_{n}}{ω^{2}} = \frac{11.87}{{188.5}^{2}} = 3.34 \times 10^{- 4}$

添加一个解释MATLAB函数块的金宝app>用户定义函数图书馆。双击功能块,并输入转矩的表达式的函数速度:3.34 * u ^ 2的军医。
功能块的输出连接到转矩输入端口,Tm机器的块。
添加一个直流电压源块的Simscape>电>电力系统专业>来源图书馆。在参数的块,设置振幅(V)参数,指定400年。
改变的名称电压测量块还有VAB。
添加一个地面块的Simscape>电>电力系统专业>被动者图书馆。元素和电压传感器连接块的图所示power_PWMmotor模型。

用脉冲发生器控制逆变桥

控制逆变桥,使用脉冲发生器。

添加一个PWM发生器(2级)块的Simscape>电>电力系统专业>电力电子>电力电子控制图书馆。您可以配置转换器操作在一个开放的循环,和三个PWM调制信号是内部生成的。连接P输出的脉冲输入通用桥块

打开PWM发生器(2级)块对话框和设置参数如下。

发电机类型	`三相桥(6脉冲)`
操作方式	`不同步的`
频率	`18 * 60赫兹(1080赫兹)`
初始阶段	`0度`
最小值和最大值	`[1]`
抽样技术	`自然`
内部生成的参考信号	`选择`
调制指数	`0.9`
参考信号频率	`60赫兹`
参考信号阶段	`0度`
样品时间	`10 e-6年代`

块已离散的脉冲变化的倍数指定的时间步。10µs对应的时间步+ / - 0.54%的转换时期在1080赫兹。
生成PWM脉冲的一种普遍方法使用比较输出电压合成(在这种情况下60 Hz)与开关频率的三角波(1080赫兹)。相间RMS的输出电压是一个函数的直流输入电压和调制指数米由以下方程:

$V_{l l r 米年代} = \frac{米}{2} \times \frac{\sqrt{3}}{\sqrt{2}} V d c = 米 \times 0.612 \times V D C$

因此,400 V的直流电压和调制系数0.90产量220 Vrms输出相间电压、异步电动机的额定电压。

显示和测量基本电压和电流信号

你现在添加块测量的基本组件(60 Hz)嵌入到碎还有Vab电压和电流的阶段。添加一个傅里叶块的Simscape>电>电力系统专业>传感器和测量你的模型库。

打开傅里叶块对话框和检查参数设置如下:

基频	`60赫兹`
谐波n	`1`
初始输入	`[0 0]`
样品时间	`10 e-6年代`

连接这一块还有Vab电压传感器的输出。

复制傅里叶块。电流测量阶段,你连接这一块定子电流is_a的输出总线选择器块。
这些信号的仿真数据流检查员:Te, ias和w的测量输出信号异步电机块,还有VAB电压。

模拟PWM电机驱动与持续集成算法

设置停止时间1并开始仿真。打开仿真数据检查看看信号。

电机启动和达到稳态的速度181 rad / s (1728 rpm)后0.5秒。在开始,60赫兹的大小电流达到90的峰值(64 RMS)而其稳态值是10.5 (RMS) 7.4。正如所料,60赫兹的大小电压斩波中包含呆在

$220年 \times \sqrt{2} = 311年 V$

还要注意强烈的电磁转矩振荡开始。如果你放大在稳态转矩,你应该观察噪声信号的平均值11.9 N。米,以名义速度对应于负载转矩。

如果你放大的三个电机电流,可以看到所有的谐波(1080 Hz切换频率的倍数)由定子电感过滤,这60 Hz组件是主导。

PWM电机驱动;仿真结果在全电压对电动机起动

使用万用表块

的通用桥块不是传统的子系统,所有的六个人开关都可以访问。如果你想测量开关电压和电流,你必须使用万用表块,使访问桥内部信号:

打开通用桥并设置对话框测量参数设备电流。
添加一个万用表块的Simscape>电>电力系统专业>传感器和测量图书馆双击万用表块。出现一个窗口显示6个开关电流。

选择两个桥臂电流连接阶段他们被确定为

iSw1	`通用桥`
iSw2	`通用桥`

点击关闭。(2)信号的数量显示在万用表图标。
发送的信号万用表块检查员仿真数据。
重新启动仿真。第一20 ms获得的波形图所示。

电流在IGBT /二极管开关1和2

正如所料,开关1和2中的电流是互补的。积极的当前显示在IGBT电流,而负电流表示当前反平行的二极管。

请注意

万用表块并不局限于使用通用桥块。许多电力来源和块元素库有一个测量参数,您可以选择电压,电流,或饱和变压器通量。一个明智的使用万用表块减少了电流和电压传感器的数量在你的电路,使其更容易跟随。

离散化PWM电机驱动器

您可能已经注意到,使用变步仿真集成算法相对较长。这取决于你的电脑,它可能需要几十秒到模拟一秒钟。缩短仿真时间,你可以在固定的模拟时间离散化你的电路和模拟步骤。

在模拟选项卡上,单击模型设置。选择解算器。下解算器的选择,选择固定步和离散(没有连续状态)选项。打开powergui块和设置仿真类型来离散。设置样品时间来10 e-6年代。电力系统,包括异步机,现在在10µs样本时间离散。

开始仿真。观察到与连续系统仿真现在速度比。结果与连续系统比较好。

执行使用FFT谐波分析工具

这两个傅里叶块允许计算的基本组件的仿真运行时电压和电流。如果你想观察谐波组件还需要一个傅里叶为每个谐波屏蔽。这种方法不方便。

添加一个范围块模型和连接的输出还有VAB电压测量块。在范围块,日志数据工作区作为结构随着时间的推移。开始仿真。现在使用FFT powergui的工具来显示电压和电流波形的频谱。

仿真完成后,打开powergui和选择FFT分析。一个新窗口打开。设置参数指定分析信号,时间窗口,和频率范围如下:

的名字	`ScopeData`
输入	`输入1`
信号数	`1`
开始时间	`0.7秒`
数量的周期	`2`
显示	`FFT窗`
基频	`60赫兹`
最大频率	`5000赫兹`
频率轴	`谐波阶`
显示风格	`栏(相对于基金或直流)`

分析了信号显示在上面的窗口。点击显示。频谱显示在窗口的底部,如第二图所示。

FFT分析电机相间电压

的基本组件和总谐波失真(THD)还有Vab电压光谱窗口上方显示。的大小基本的逆变器电压(312 V)与理论值相比(311 V为m = 0.9)。

谐波在百分比显示的基本组件。正如所料,谐波发生在载波频率的倍数(n * 18 + - k)。最高谐波(30%)出现在16谐波(18 - 2)和20谐波(18 + 2)。