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技术资料

u乐代理交流永磁同步电机的数学模型

作者: 来源: 日期:2019/4/14 22:16:29 人气:0 评论:0

交流永磁同步电机的数学模型


泵控伺服u乐代理电机.泵的建模与仿真



子磁场的等效磁链;瓦为负载转矩;A、J、∞分别为电机磁极对数、转子转动惯


量、转子电气角速度。


上式说明交流永磁同步电机是一个多变量耦合、非线性时变u乐娱乐国际,直接利用传


统线性控制理论无法实现对它的有效控制,因此必须对它进行变换和化简才有可能


运用经典控制理论进行调节器的设计。


3.1.2坐标变换与磁场定向控制


图3—1显示了交流永磁同步电机定子和转子坐标系。为了有效地应用磁场定向控


制理论,首先将三相对称u乐娱乐国际转换成两相正交u乐娱乐国际,再将两相正交u乐娱乐国际旋转0角得


到与转子磁场同步的正交坐标系,从而可对直轴和交轴分量分别控制。


Fi93-1 Permanent magnet  synchronous motor  coordinate system


定子三相电流至两相正交电流变换公式如下:


一k cosoo sinOO   1/√2

= COSl200 sinl200 1㈧2 ‰ 勖


由于定子三相电流‘+‘+之=0,因此零序电流分量fo=0可忽略。定子坐标系


两相正交电流与转子坐标系两相正交电流的旋转变换为:


[乏]=。cs;ons臼O csoins日0J]fL屯i。j]c3.7,


将公式(3.5)至(3.8)代入公式(3.1)至(3.3)整理可得公式(3.9)和(3.10):


Z=Av,声‘(3.10)


上两式中: 流向量 ‘=[屯 ‘]r,  向量 %=[% %]r,Rs=R,



t=3L/2,%2√尹户。


由公式(3.9)和(3.10)可知,当∞不变时经过坐标变换后的电流是线性定常系


统,特别是当If,力为常数时电磁转矩与‘成.正比,这样可以通过控制电流的转矩分


量乞来完成对电机电磁力矩的线性控制,从而获得良好的性能。由文献[34]可知,


将公式(3.9)和(3.10)进行Laplace变换并进行解耦处理后得永磁同步电机的传递


函数模型如图3—2所示n们,此模型由矢量控制原理将交流电机模型简化为直流电机控


告II模犁。


Fi93-2 Permanent magnet synchronous motor transfer function chart


 3—2中%···.矢量控制中 机d   ,U···一矢量控制中 机q   。从


图3—2可以看出经矢量控制后电压分解为d,q两轴电压,d轴电压用于产生励磁电


流,q轴电压用于产生力矩电流。


3.1.3电机控制器矢量控制仿真模型建立


假设电机输入电压幅值为380V,频率为50HZ的交流电,由公式(3.5)至(3.8)


得电机控制器矢量控制仿真模型如图3—3所示:


仿真结果


t/s


a)d轴控制电压


b)q轴控制电压



3.1.4 电机mat l ab仿真


由于q轴电压产生力矩,是与u乐代理密切相关的部分,而由于d轴电压不产生


力矩,所以不对d轴电压部分仿真,只对q轴电压部分电机模型进行仿真。


电机选用稀土永磁同步电机,型号300H550*30WC。其基本参数为:玑=380V,


Re。80KW,互=240NM,L2180A,J=7.07kgm2,W=2720rpm,A=2,丘28e一3H%=2/3wb,


足=2.11 Q,。设电机处于空载状态下,即其负载转矩T=0,由图3-2模型在matlab


中建模,并将各参数代入其中得仿真模型


3.1.5矢量控制下电机转速mat I ab仿真


假设输入控制器电压为380V。电机处于空载状态下,即负载转矩为0,并设定


电机输出转速为2240r/min。将图3—3和3-4所示模型组合,便得矢量控制下电机


仿真模型


b)子u乐娱乐国际1控制器子u乐娱乐国际


图3—6矢量控制下电机转速仿真模型

Fi93·6 Vector control simulation model of motor speed


在图3—6中a)图中子u乐娱乐国际2如图3—4所示,b)图子u乐娱乐国际如图3—3所示。在子系


统1中K=2,此K值的取定由电机驱动器的参数调节确定,它随设定的输出转速的


变化而变化。得仿真结果如图3-7所示


o

0 0.2 04 a6 n8



从仿真结果看出电机转速上升时间为0.2s。可见延迟时间比较长。由于控制器时间延迟是毫秒级,电机控制器对电机的时间延迟u乐娱乐国际影响很小,所以可以将控制器简化成一个比例环节|351。设输入380V的控制电压,电机处于空载状态下,即负载转矩T=O,控制器设定输出转速为2240r/min,此时K=0.8235,则得简化模型下的仿真模型

得仿真结果


从图3—9的仿真结果看出速度上升时间基本没变,因此可以看出完全可以将控


制器简化为比例环节。因此下文都将控制器简化为比例环节,采用图3-8所示电机


仿真模型。


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