恒压频比开环控制系统Matlab/Simulink仿真分析(SPWM控制方式)

本文主要是介绍恒压频比开环控制系统Matlab/Simulink仿真分析(SPWM控制方式),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

介绍恒压频比的开环控制方法驱动永磁同步电机的转动,首先分析恒压频比的控制原理,然后在Matlab/Simulink中进行永磁同步电机恒压频比开环控制系统的仿真分析,最后将Simulink中的恒压频比控制算法生成代码加载到实际工程中进行工程实现。

一、 恒压频比(V/F)控制原理

变频调速系统一般要求在变频时保持电机气隙磁通为最大值免不变,这样可以在允许的电流下获得最大转矩,使电机具有良好的调速性能,交流电机每相定子感应电动势为:

式中4.44Nk是由电动机结构决定的常数。从上式可以看出,在改变频率时要保持气息磁通。不变,就需要同时改变E,使E,随变化并保持E。1为固定的常数C。因为E,不能直接检测和控制,在忽略定子绕组电阻时E,近似等于电动机端电压U,,而U,和,都可方便地通过变频器控制,因此变频调速系统保持U./,为常数的控制就称为恒压频比控制(VF)。恒压频比开环控制框图如下所示:

永磁同步电机恒压频比控制方法与异步电机恒压频比控制方法相似,也是控制电机输入电压与频率同时变化,从而使气隙磁通保持恒定。该控制方法没有电机电流、电压、位置等物理量的反馈,动态性能较差,在给定目标转速发生变化或者负载突变的情况下容易产生失步和震荡的问题,但该控制方法胜在简单,多适用于对转速精度要求不高的场合。

永磁同步电机恒压频比开环控制系统Matlab/Simulink仿真框图如下:

二、仿真电路分析

2.1.1.恒压频比控制算法

恒压频比控制算法:永磁同步电机转速与频率的换算关系如下所示:

首先,将设定的电机目标转速通过上式换算为频率,由于该开环控制系统没有自动限制启动电流的作用,因此加入了一个斜坡函数使频率有一个平缓的变化过程。例如仿真中设定的目标转速为1200r/min,换算为频率的过程如下图所示:

然后,由恒压频比V/F控制算法特性(下图所示),使输入电压与频率同步变化,从而保持气隙磁通恒定。低频时Us和Eg都较小,定子电阻和漏感压降所占分量比较显著,不能再忽略,此时人为的把定子电压抬高一些,近似的补偿定子阻抗压降,如下图b线所示:

由上图可知输入电压与频率的关系为(带低频补偿的b线,已知(0,U0)(f1N,UsN)):

将频率通过上式换算为电压,由电机的额定转速计算出额定频率f1N(永磁同步电机转速与频率的关系)。永磁同步电机的恒压频比控制为基频以下调速,系统最高频率不能超过额定频率f1N,例如仿真中所选永磁同步电机的额定转速为12540r/min,计算出额定频率f1N为1463Hz,为系统最高设定频率。

目标转速设置为1200r/min,将转速换算为频率,再由频率的变化得到输入电压的变化,如下图所示:

此处作了一个归一化处理,将电压的变化除以电机额定电压,使输出电压的范围落在[0,1]区间内。

将频率转换为角速度,再对角速度求积分获得当前的角度,如下图所示:

此时已获得输入电压的幅值Um与相角wt,再通过下式将幅值与相角的电压表示转化为两相αβ坐标系下的电压表示:

αβ坐标系下的电压表示为:

接着采用反Clark变换,得到最终输入到电机的三相电压:

2.1.2.输出处理

 对恒压频比控制算法的输出电压做处理,使其落在[0,1]的范围内:

2.1.3.主电路

主电路包括逆变电路与永磁同步电机,逆变电路如下图所示,采用Average-Value Inverter模块直接生成三相正弦电压,下图为目标转速1200r/min下输入到电机的电压波形。

2.2.仿真结果分析

2.2.1.设定目标转速为1200r/min

目标转速与实际转速的波形曲线:

稳态时,目标转速与实际转速的误差:

稳态时,电机定子电流:

电机转子位置:

 dq坐标系下的定子电流值:

电磁转矩:

2.2.1.设定目标转速为变化值

目标转速:

目标转速与实际转速:

 从图中可以看出电机加减速有一段斜坡时间,电机加减速的快慢由恒压频比控制算法中由转速换算为频率时所设置的斜坡函数斜率有关。

总结

本章节采用恒压频比的开环控制方法驱动永磁同步电机的转动,分析了恒压频比的控制原理,然后在Matlab/Simulink中进行了永磁同步电机恒压频比开环控制系统的仿真分析,最后将Simulink中的恒压频比控制算法生成代码加载到实际工程中进行了工程实现,为后续章节的分析奠定基础。

这篇关于恒压频比开环控制系统Matlab/Simulink仿真分析(SPWM控制方式)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1018999

相关文章

Spring Boot读取配置文件的五种方式小结

《SpringBoot读取配置文件的五种方式小结》SpringBoot提供了灵活多样的方式来读取配置文件,这篇文章为大家介绍了5种常见的读取方式,文中的示例代码简洁易懂,大家可以根据自己的需要进... 目录1. 配置文件位置与加载顺序2. 读取配置文件的方式汇总方式一:使用 @Value 注解读取配置方式二

JAVA保证HashMap线程安全的几种方式

《JAVA保证HashMap线程安全的几种方式》HashMap是线程不安全的,这意味着如果多个线程并发地访问和修改同一个HashMap实例,可能会导致数据不一致和其他线程安全问题,本文主要介绍了JAV... 目录1. 使用 Collections.synchronizedMap2. 使用 Concurren

C# foreach 循环中获取索引的实现方式

《C#foreach循环中获取索引的实现方式》:本文主要介绍C#foreach循环中获取索引的实现方式,本文给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友参考下吧... 目录一、手动维护索引变量二、LINQ Select + 元组解构三、扩展方法封装索引四、使用 for 循环替代

Spring Security+JWT如何实现前后端分离权限控制

《SpringSecurity+JWT如何实现前后端分离权限控制》本篇将手把手教你用SpringSecurity+JWT搭建一套完整的登录认证与权限控制体系,具有很好的参考价值,希望对大家... 目录Spring Security+JWT实现前后端分离权限控制实战一、为什么要用 JWT?二、JWT 基本结构

Android实现两台手机屏幕共享和远程控制功能

《Android实现两台手机屏幕共享和远程控制功能》在远程协助、在线教学、技术支持等多种场景下,实时获得另一部移动设备的屏幕画面,并对其进行操作,具有极高的应用价值,本项目旨在实现两台Android手... 目录一、项目概述二、相关知识2.1 MediaProjection API2.2 Socket 网络

将Java程序打包成EXE文件的实现方式

《将Java程序打包成EXE文件的实现方式》:本文主要介绍将Java程序打包成EXE文件的实现方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录如何将Java程序编程打包成EXE文件1.准备Java程序2.生成JAR包3.选择并安装打包工具4.配置Launch4

Java程序进程起来了但是不打印日志的原因分析

《Java程序进程起来了但是不打印日志的原因分析》:本文主要介绍Java程序进程起来了但是不打印日志的原因分析,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录Java程序进程起来了但是不打印日志的原因1、日志配置问题2、日志文件权限问题3、日志文件路径问题4、程序

springboot上传zip包并解压至服务器nginx目录方式

《springboot上传zip包并解压至服务器nginx目录方式》:本文主要介绍springboot上传zip包并解压至服务器nginx目录方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误... 目录springboot上传zip包并解压至服务器nginx目录1.首先需要引入zip相关jar包2.然

Java数组初始化的五种方式

《Java数组初始化的五种方式》数组是Java中最基础且常用的数据结构之一,其初始化方式多样且各具特点,本文详细讲解Java数组初始化的五种方式,分析其适用场景、优劣势对比及注意事项,帮助避免常见陷阱... 目录1. 静态初始化:简洁但固定代码示例核心特点适用场景注意事项2. 动态初始化:灵活但需手动管理代

Java字符串操作技巧之语法、示例与应用场景分析

《Java字符串操作技巧之语法、示例与应用场景分析》在Java算法题和日常开发中,字符串处理是必备的核心技能,本文全面梳理Java中字符串的常用操作语法,结合代码示例、应用场景和避坑指南,可快速掌握字... 目录引言1. 基础操作1.1 创建字符串1.2 获取长度1.3 访问字符2. 字符串处理2.1 子字