機(jī)電控制及自動(dòng)化論文設(shè)計(jì)

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1、實(shí)用電機(jī)互鎖cs_coupling_1MechanicalCouplingofTwoMotorDrives即雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的機(jī)械耦合:為了測(cè)試不同的負(fù)載條件下的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，必須提供電機(jī)軸的變量和雙向負(fù)載。此外，一個(gè)理想的負(fù)載，也應(yīng)該允許從電機(jī)到電網(wǎng)吸收的能量作為電能。使用四象限電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，可以實(shí)現(xiàn)這樣的負(fù)載。這兩個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，可以方便地耦合到正在測(cè)試使用的機(jī)械軸模型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。作為速度調(diào)節(jié)電機(jī)的AC4模型被作為轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的DC2加載。用于AC4模型的速度坡道和負(fù)載擾動(dòng)響應(yīng)的測(cè)試。其Simulink仿真系統(tǒng)描述如下：兩個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)械耦合在一起，機(jī)械軸

2、模型包含在圖中的第三塊。如果你打開(kāi)這個(gè)塊，你會(huì)看到，在機(jī)械軸模型的互連，AC4和DC2電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)分別連接到Nm和NL投入的機(jī)械軸模型。機(jī)械軸模型的輸出TL表示AC4電機(jī)傳送到DC2的發(fā)電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩。因此，這個(gè)輸出直接連接到AC4機(jī)械扭矩輸入，然后連接到DC2的機(jī)械轉(zhuǎn)矩輸入，在SPS的兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)器的圖中可以看到。下面是Simulink仿真圖：文檔實(shí)用下面對(duì)系統(tǒng)各部分進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。AC4模塊（三相異步電動(dòng)機(jī)）文檔實(shí)用三相異步電動(dòng)機(jī)仿真模型如上圖所示。實(shí)現(xiàn)原理：三相交流電源依次經(jīng)三相二極管整流、三相逆變器和電壓電流測(cè)量模塊給異步電動(dòng)機(jī)供電；給定

3、轉(zhuǎn)速加于速度控制器，經(jīng)過(guò)磁鏈查表輸出給定磁鏈；給定速度與速度反饋(實(shí)際速度)比較后經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器輸出給定轉(zhuǎn)矩信號(hào)，同時(shí)速度控制器模塊輸出控制信號(hào)加于電機(jī)信號(hào)分離器。子系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)控制模塊、轉(zhuǎn)矩和磁鏈觀測(cè)模塊、磁鏈扇區(qū)判別模塊、電壓矢量開(kāi)關(guān)表和開(kāi)關(guān)控制器，給定轉(zhuǎn)矩和磁鏈分別與實(shí)際轉(zhuǎn)矩和磁鏈取差值，然后分別經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)矩和磁鏈滯環(huán)比較器，與磁鏈扇區(qū)sector一起輸入到電壓開(kāi)關(guān)矢量表中，選擇合適的電壓矢量；電壓電流測(cè)量模塊輸出i_ab和VA_abc,送入到轉(zhuǎn)矩和磁鏈觀測(cè)模塊，用于計(jì)算磁鏈。然后通過(guò)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)控制交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。DTC模塊（

4、直接轉(zhuǎn)矩控制）直接轉(zhuǎn)矩控制（DirectTorqueControl——DTC），直譯為直接自控制，這種“直接自控制”文檔實(shí)用的思想以轉(zhuǎn)矩為中心來(lái)進(jìn)行綜合控制，不僅控制轉(zhuǎn)矩，也用于磁鏈量的控制和磁鏈自控制。直接轉(zhuǎn)矩控制模塊結(jié)構(gòu)如下圖所示。轉(zhuǎn)矩給定Torque、磁通給定Flux、電流I_ab和電壓V_abc輸入信號(hào)都經(jīng)過(guò)采樣開(kāi)關(guān)，DTC模塊包括轉(zhuǎn)矩和磁通計(jì)算、滯環(huán)控制、磁通選擇、開(kāi)關(guān)表、開(kāi)關(guān)控制等單元。DTC模塊輸出是三相逆變器開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)采用6個(gè)開(kāi)關(guān)器件組成的橋式三相逆變器，該逆變器有8鐘開(kāi)關(guān)狀態(tài)，可得到6個(gè)互差600的電壓空間

5、矢量和兩個(gè)零矢量。通過(guò)改變逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)控制定子磁鏈的運(yùn)行軌跡，從而控制交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制的區(qū)別是，它不是通過(guò)控制電流、磁鏈等量間接控制轉(zhuǎn)矩，而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量控制，其實(shí)質(zhì)是用空間矢量的分析方法，以定子磁場(chǎng)定向方式，對(duì)定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制的。這種方法不需要復(fù)雜的坐標(biāo)變換，而是直接在電機(jī)定子坐標(biāo)上計(jì)算磁鏈的模和轉(zhuǎn)矩的大小，并通過(guò)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接跟蹤實(shí)現(xiàn)PWM脈寬調(diào)制和系統(tǒng)的高動(dòng)態(tài)性能。由于轉(zhuǎn)矩和磁通作為電機(jī)參數(shù)是被直接控制的，所以不需要使用類似于PWM文檔實(shí)用控制中的調(diào)制器來(lái)控制頻率和電壓。這種控制方式剔除了中間

6、環(huán)節(jié)并提升了傳動(dòng)改變轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)速度。DTC不需要反饋設(shè)備也可以提供精確的轉(zhuǎn)矩控制。直接轉(zhuǎn)矩控制的特征是控制定子磁鏈，是直接在定子靜止坐標(biāo)系下，以空間矢量概念，通過(guò)檢測(cè)到的定子電壓、電流，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算與控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)化成等效直流電動(dòng)機(jī)，因而省去了矢量變換中的許多復(fù)雜計(jì)算，它也不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，從而也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，而只需關(guān)心電磁轉(zhuǎn)矩的大小，因此控制上對(duì)除定子電阻外的所有電機(jī)參數(shù)變化魯棒性良好，所引入的定子磁鏈觀測(cè)器能很容易得到磁鏈模型，并方便地估算出同步速度

7、信息，同時(shí)也很容易得到轉(zhuǎn)矩模型，磁鏈模型和轉(zhuǎn)矩模型就構(gòu)成了完整的電動(dòng)機(jī)模型，因而能方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器控制，如果在系統(tǒng)中再設(shè)置轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，即可進(jìn)一步得到高性能動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩控制了。與此同時(shí)系統(tǒng)用到了直流斬波器。直流斬波器是一種把一定形式的直流電壓變換成負(fù)載所需的直流電壓的變流裝置。它通過(guò)周期性地快速開(kāi)通、關(guān)斷，把輸入電壓斬成一系列的脈沖電壓，改變脈沖列的脈沖寬度或頻率可以相并聯(lián)，通過(guò)直流斬波器的斬波作用，可以調(diào)節(jié)并聯(lián)等效電阻的阻值，這一過(guò)程稱為調(diào)阻。若將直流斬波器串聯(lián)在電機(jī)的勵(lì)磁回路中，通過(guò)斬波作用調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的磁場(chǎng)大小調(diào)節(jié)輸出電壓的平均值

8、，因此直流斬波器的基本作用是進(jìn)行直流電壓的變換，即調(diào)壓作用。直流斬波器除了可以調(diào)節(jié)直流電壓外，還可以進(jìn)行調(diào)阻