基于matlab 的雙饋調(diào)速系統(tǒng)研究

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1、基于Matlab的雙饋調(diào)速系統(tǒng)研究王芬王樹錦（核工業(yè)西南物理研究院，成都610041）摘要：本文介紹了異步電機(jī)雙饋調(diào)速的原理，并用Matlab構(gòu)建出雙饋調(diào)速系統(tǒng)模型。其中轉(zhuǎn)子繞組用交-交變頻器供電。文中指出了Matlab仿真庫中的異步電機(jī)模型與變頻器連接時(shí)存在不匹配的問題并提出相應(yīng)的辦法取得了較好的效果。用該模型對(duì)一實(shí)例進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行情況非常吻合，驗(yàn)證了模型的正確性。該系統(tǒng)模型對(duì)于研究此類雙饋?zhàn)冾l調(diào)速系統(tǒng)有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：變頻器、聯(lián)接匹配、雙饋調(diào)速Abstract:Theprincipleofdouble-fedmotorspeedre

2、gulationisintroduced,andasimulationmodelisbuiltwithMatlabsoftware.InthesimulationthemotormodelinSimulinkcannotbeconnecteddirectlytothecycloconvertermodel.Thisproblemissolvedbyaddinganidealtransformermodelbetweenthem.Thesystemmodelisusedtosimulatetherealcase.Thesimulationresultagrees

3、withtherealoneandthecorrectnessofthissystemmodelisverified.Sotherearesomevaluesforstudyingsimilarquestions.Keywords:cycloconverter;modelmodification;double-fedspeedregulation[1]1．雙饋調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成對(duì)于繞線式異步電機(jī)，定子接有固定頻率(50Hz)的工業(yè)電源，轉(zhuǎn)子側(cè)接有頻率、幅值、相位可調(diào)的變頻器電源后即構(gòu)成雙饋調(diào)速系統(tǒng)。在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上裝上轉(zhuǎn)子頻率檢測(cè)器測(cè)出轉(zhuǎn)差頻率，利用此信號(hào)及矢量控

4、制技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻電源輸出電壓（電流）幅值、頻率及相位的控制，并使異步電機(jī)的調(diào)速性能幾乎與直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能相媲美。2．矢量控制的理論基礎(chǔ)為達(dá)到良好的調(diào)速性能對(duì)雙饋電機(jī)采取先進(jìn)的矢量控制技術(shù)。矢量控制的實(shí)質(zhì)是在交流電機(jī)里構(gòu)建出直流電機(jī)的模型，用直流電機(jī)的調(diào)速方法對(duì)其調(diào)速，而1為了對(duì)真實(shí)的可控量進(jìn)行控制，又須將其變換到原來所在坐標(biāo)系的坐標(biāo)。具體的實(shí)現(xiàn)方法是先求出定子磁鏈的方向，并以該方向?yàn)橥叫D(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸，超c前其90o的方向?yàn)閝軸，這樣就構(gòu)成了d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。對(duì)轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行ccc了從三相到兩相變換后，再將其變換到同步坐標(biāo)系下，轉(zhuǎn)子電流就被解耦成了一

5、對(duì)轉(zhuǎn)矩分量和激磁分量。前者位于q軸，電磁轉(zhuǎn)矩只和該值有關(guān)；后者位于d軸，cc起到激磁的作用，可改善定子側(cè)的功率因數(shù)。反之若維持定子側(cè)電壓幅值恒定，則y恒定。則由電磁轉(zhuǎn)矩統(tǒng)一公式知dcsT=yidcsqcr在保證U（即y）恒定的條件下，控制i即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。sdcsqcr3．控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子電流經(jīng)過解耦后，就可用直流調(diào)速的方法對(duì)其進(jìn)行控制。在控制系統(tǒng)中，給定量是轉(zhuǎn)速，受控量是電磁轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩分量）。為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，兩者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)接，把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電

6、流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管變流器的觸發(fā)裝置。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用是對(duì)轉(zhuǎn)速的抗擾調(diào)節(jié)并使之在穩(wěn)態(tài)時(shí)無靜差，其輸出限幅值決定允許的最大電流。電流調(diào)節(jié)器的作用是電流跟隨，過流保護(hù)和及時(shí)抑制。為了獲得良好的動(dòng)、靜態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器。兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅的，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出限幅(飽和)*電壓是Uin，它決定了電流調(diào)節(jié)器給定電壓的最大值，電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出[2]限幅電壓是Uctm，它限制了晶閘管變流器輸出電壓的最大值。2圖1雙閉環(huán)比例-積分調(diào)節(jié)示意圖4．Matlab仿真模型的建立雙饋系統(tǒng)的仿真模型包括電機(jī)模塊、控制系統(tǒng)模塊、

7、變頻器模塊。（1）電機(jī)模塊Matlab中已經(jīng)建立了異步電機(jī)模型，轉(zhuǎn)子方面的各參量均折合到定子側(cè)，并用上標(biāo)撇號(hào)表示，其等效電路模型為圖2電機(jī)等效電路圖數(shù)學(xué)模型為：在電機(jī)歸一化模型的對(duì)話框里有如下幾項(xiàng)參數(shù)須設(shè)置：Nom.power,L-Lvolt.andfreq.[Pn(VA),Vn(Vrms),fn(Hz)]Stator[RsLIs](pu)3Rotor[Rr’LIr’](pu)MutualinductanceLm(pu)Inertia,frictionfactorandpairsofpoles[H(s),F,p]Initialcontions[s()th(de

8、g)isa,isb,isc(pu)ph