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MATLAB智能控制在交流调速系统矢量控制系统中的应用分析(4)
本次设计研究了智能控制在交流调速矢量控制系统的应用,首先建立起异步电动机的变频调速模型,验证其正确性。利用Matlab/Simulink软件进行矢量控制系统的仿真研究。同时设计出相应的模糊控制器,建立异步电动机自适应模糊控制模型并进行仿真,验证是否具有比较好的控制特性。
2.变频调速系统的结构分析
2.1变频调速的工作原理
变频调速是改变电动机同步调速的一种调速方法,在极对数np一定时,同步转速n1随频率变化,即
由式子,异步电动机的实际转速为
式中 —电动机的输出转速;
—输入的电源频率;
—电动机的转差率;
—电机的极对数
根据以上原理,只要合理地对电机的供电电压和频率加以协调控制,即可以达到异步电机变频调速的目的。
2.1.1基频以下调速
当异步电动机在基频以下运行时,如果磁通太弱,没有充分利用电动机的铁心,是一种浪费。如果磁通过大,又会使铁心饱和,从而导致过大的励磁电流,严重时还会因绕组过热二损坏电动机。由此可见,最好是保持每极磁通量 为额定值 不变。当频率 从额定值 向下调节时,必须同时降低 ,使
即在基频以下应采用电动势频率比为恒值的控制方式。
当电动势值较高时,可忽略定子电阻和漏感压降,而认为定子相电压 ,则得
这就是恒压频比的控制方式。
但是,在低频时 和 都较小,定子阻抗压降所占的份量就比较显著,不再能忽略。这时,需要人为地把电压 抬高一些,以便近似地补偿定子压降。
带定子压降补偿的恒压频比控制特性示于下图中的 b 线,无补偿的控制特性则为a 线。
2.1.2基频以上调速
在基频以上调速时,频率应该从 向上升高,但定子电压 却不可能超过额定电压 ,最多只能保持 = ,这将迫使磁通与频率成反比地降低,相当于直流电机弱磁升速的情况。
如果电机在不同转速时所带的负载都能使电流达到额定值,即都能在允许温升下长期运行,则转矩基本上随磁通变化,按照电力拖动原理,在基频以下,磁通恒定时转矩也恒定,属于“恒转矩调速”性质,而在基频以上,转速升高时转矩降低,基本上属于“恒功率调速”。
随着变频器技术的日益发展和完善,变频调速得到了很好的实现。异步电动机变频调速系统由变频器、异步电动机及控制系统构成。其结构示意图如图2.3。根据变频器的类型和控制方式的不同,异步电动机变频调速系统有多种类型,如采用交一直一交变换的感应电动机变频调速系统,其逆变器由电力电子开关构成,它将直流电压变为三相交流电压,且其电压和频率是可控制的,用来驱动感应电动机调速运行。由于对调速系统的应用要求、期待的性能和控制器设计的复杂性的不同,变频器供电的异步电动机驱 动除上述定子电压频率比控制外,还能通过其他方案来进行控制,如定子电流和开环磁通控制、矢量控制 等。本文通过建立变频调速系统的数学模型,就应用较为广泛的定子电压频率协调控制进行仿真,用来研究变频器供电对异步机电机工作性能的影响。
2.2 交流调速系统结构图2.3 变频调速系统结构框图
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