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全数字同步电机矢量控制系统及运行特性研究

胡文刚  
【摘要】:随着电力电子技术及计算机技术的发展,在调速领域出现已交流传动代替直流传动的趋势。同步电动机交-交变频技术的应用越来越受到人们的重视,尤其是在大容量、低转速的生产机械上。本文分析了同步电动机矢量控制技术的基本原理,采用Matlab进行了整个系统的仿真;设计调试了全数字矢量控制系统中的有关检测电路。 准确模拟同步电动机是系统仿真的关键之一,本文根据同步电动机的数学模型,采用Matlab提供的S-funciton函数,开发出同步电动机的仿真模型。利用Matlab提供的电气系统模块(PSB),建立了交-交变频器的仿真模型。在详细分析矢量控制的原理、特点的基础上,选取Matlab中的Simulink构建矢量控制系统。根据不同模块的连接特性,将电动机模型、交-交变频器模型以及矢量控制仿真模型组成交-交变频同步电动机矢量控制系统。 利用本文开发的模型,对同步电动机交-交变频矢量控制系统进行了稳态性能的仿真研究,仿真运行的结果证明模型是准确的。通过仿真研究了在不同的转速和电压调制比的情况下同步电动机定子电流谐波及电磁转矩脉动,得出了有关规律性结论。 在实际系统中,检测电路包括三个部分:同步信号检测、零电流检测、输出相电流检测。本文分析了检测电路的原理,在此基础上设计了实际电路,计算并调试了电路参数。试验结果表明,同步信号检测电路可以为矢量控制系统提供精确的电源同步信号;零电流检测电路通过检测晶闸管上的电流过零点,为交-交变频器提供了换组信号;输出相检测电路准确的检测到电动机定子相电流。设计的检测电路达到了预期的要求。


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