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交流异步电机平稳启动限幅反馈优化仿真

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-11-07 09:14【
我国在异步电机产业的国产化水平已经有了质的突 破,国产异步电机的市场份额也在逐步提升,但是和国 外欧美品牌在技术上相比,还是有一定距离。异步电动 机以其优良的性能及无需维护的特点,在各行各业中得 到广泛的应用。然而由于其起动时要产生较大冲击电流 (一般为额定电流的 5~8 倍),同时由于起动应力较大, 使负载设备的使用寿命降低,影响设备的正常工作。因此,研究电机的平稳无冲击地起动有着重要的意义。在 前人研究 3/2 坐标变换的基础上,本文的创新在于磁链 控制磁链调节器、转速控制转速调节器和转矩调节器的 双闭环反馈限幅控制的方案,能够控制电机平稳启动, 进而控制传动负载。通过电机平稳启动中转速、转矩、 磁链调节器的参数匹配设计来研究调节器限幅反馈优 化,为交流异步电机平稳启动提供了一些理论依据和改进方向。

1 交流异步电机平稳启动系统原理的建立

交流异步电机平稳启动原理,因为定子、 转子互感是转子位置的函数,转子旋转时,这些互感是 时变的,使分析计算不变,解决的办法就是坐标变换, 由三相电流 abc i 经坐标变换得 st i 、 sm i 。

2 建模仿真

交流异步电机平稳启动模型
将交流异步电机产生的三相电流 abc i 按转子磁链定向转子磁链定向模块得到 r 和 st i ,由 st r r m e p i L L T = n  ,得到 Te 由 n 和  n 经转速调节器模块得  Te ,由 Te 和  Te 经转速调节器模块的  st i ,由 r 和  r 经 磁链调节器模块得  sm i ,将  sm i 和  st i 经 2/3 坐标变换模块 图 3 得  abc i ,由  abc i 和 abc i 经脉冲产生模块 得 pulse, 将产生的 pulse 送进三相逆变器,产生三相电流进而控制交流异步电机。

仿真参数的设定
在原理图中,ASR 转速调节器内部结构为图 5、图 6、 图 7 和表 1 所示,电机的仿真参数, ATR 转矩调节器、ApsiR 磁链调制器的参数设定与 ASR 转速调节器一样。

仿真模型的建立
simulink 中建立了无反馈的三相交流电机模型, 该模型由直流电源 DC 模块、逆变器 universal bridge 模块、调制器 PWM generator 模块、三相电机模块、以 及测量模块组成[10-12]。输入转矩 TL 为阶跃 step 函数。
在 simulink 中建立了有反馈的三相交流电机模型, 该模型由直流电源 DC 模块、逆变器 universal bridge 模块、ASR 转速调节器、ATR 转矩调节器、ApsiR 磁链调 制器、PWM generator 模块、三相电机模块、以及测量 模块组成。输入转矩 TL 为阶跃 step 函数。

3 动态仿真分析

无反馈的电机启动的定子转子的三 相电流曲线,在电机启动是电流的曲线的包络是上下振 荡的,幅值 80~100A 的范围内变化,幅值变化大,限幅 控制效果差;带磁链、转矩反馈闭环控 制的电机启动的定子转子的三相电流曲线的包络幅值在 60A 的数值整齐的变化,幅值一致,能够说明磁链、转速限幅控制性能的优越性。通过仿真可以 看出直流电机启动过程中的定子的磁链轨迹曲线有许多毛边,这是启动过程中,对电机的磁链、转矩没有进行 限幅反馈控制造成的。造成的后果是电机的转速、力矩不能平稳启动。

4 结 论

对于研究中提出的带磁链、转矩反馈的电机启动的 控制方案,运用 matlab/simulink 软件,建立带磁链、 转矩反馈的电机启动控制仿真模型,通过数值仿真求解, 并和无反馈的电机启动方案进行比较,电机转速的阻尼 比  相对减小 60.3%和超调量 M 相对减小 76.1%,电机转 矩的阻尼比  相对减小 87.9%和超调量 M 相对减小 88.2%,对电机启动过程的振动抑制比较明显,对于电机 平稳启动、转速平稳过度是有效和可行的。