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图 4
由图 4 可见
,
每个区域划分的数量越多
,
则轨迹越接近圆形 。现将每个区域划分
为 10 份
,
每份时间为 2Δ
n
。三角形两边的边长分别为
u
s
×
T
1
和
u
s
×
T
2
,
以中间区域
为例分析几何关系得知
:
T
1
=
C
・
sin (
Φ + Δ
n
+ π
/
3
)
(
2
)
T
2
=
C
・
sin (
Φ + Δ
n
- π
/
3
)
(
3
)
式中
C
= 4
R (
3
U
d
)
sin
Δ
n
(
4
)
如果整个磁链圆周期为
T ,
考虑到
T
1
+
T
2
的和一般小于
T/
60
,
所以可以通过零
矢量来调整时间
,
使切换时间的和与周期相匹配
,
调整时间
T
0
T
0
=
T/
60 -
T
1
-
T
2
(
5
)
那么只需要根据计算出的时间有规律地切换相邻空间电压矢量 , 就可以得到所需
的圆形磁链轨迹 。在 MATLAB 中建立该控制模型的方法如下 。
2 MATLAB 建模
在 MATLAB 中建立电机控制系统模型 , 一般可以分为三大部分 。第一部分是电机运行部分 , 由电源 、
逆变器 、电机本身构成 。第二部分是控制部分 , 根据不同的控制方式 , 由不同环节组成 , 是电机控制系统
的核心 。第三部分是检测和显示部分 , 主要用于检测和显示系统中的电压 、电流 、转矩等关键量 。根据不
同模块的不同特点 , 有不同的建模方式 。对于运行和检测显示部分 , 主要通过 MATLAB/ SIMULINK 里现有
的模块来搭建 。对于控制部分 , 可以根据控制逻辑 , 通过一些逻辑器件来实现 , 或者直接通过 S - function
编程来实现 。下面分别对各部分进行说明 。
2
11 电机运行部分
电机为异步感应电机 , 主要参数为 : 3HP (2
12KW) , 380V , 50HZ , 直接选用 Asynchronous Machine 模
块 , 该模块不但提供了电压 、频率 、功率等主要参数设定 , 还可以根据需要设定定子转子电阻电感 、极对
数 、初始电流等等 , 并且可以根据需要加上负载转矩 , 模拟真实的运行情况 。
图 5
逆变器选用 IGBT Inverter , 设定为桥臂对数为 3 , 其余参数保持默认状态 。电源直接采用 380V 直流供
电 , 为了简化模型 , 在仿真模型中直接用直流电源表示 , 在具体实际系统中可以考虑使用开关电源来输出
直流电压 。
2
12 检测和显示模块
需要检测的主要参数包括 : 电机线电压 、定子电流 、转矩 、转速 。其中线电压通过电压检测模块
Voltage Measurement 来实现 , 其余 3 个量均可以通过电机模型直接输出 。在 MATLAB/ SIMULINK 中提供了
Scope 显示模块 , 类似于平常使用的示波器 , 但功能作了拓展 , 可以显示转矩 、电流等任何类型 、任何量
纲的量 。在 Scope 模块中 , 必须根据具体的情况合理地设置采样时间等参数 , 由于电机控制数据量较大 ,
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9
3
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