发布时间 : 星期二 文章simulink中异步电机VVVF+PWM启动，同步电机空间矢量控制 - 图文更新完毕开始阅读74d70fe1172ded630b1cb61e
器，产生一个差值电流所对应的电压信号，再将这个信号与输入的电源电压相作用，便可实现电流的限流，另外和一般的反馈控制不一样，这里有一点需要注意，当电机电流比3小的时候，系统是不调节的，也就是说上面说到的PI环节是不能起作用的。基于上面分析，给出如图13所示的电流的限幅环节，该图中那个名为xianliu的S函数模块就是为了实现，电机电流和给定值的比较，通过判断其输出的值是否大于0，决定电流限幅环节是否要起作用，其中PI调节器中Ki取27，Kp取5000其程序内容见附录5。
图13 电流限幅模块
4. 13种情况仿真结果与分析
4.1 普通交流电源供电，空载直接起动过程
普通交流电源供电的仿真框图如图8所示，选用ode45算法。之所以加了个delay环节，是为了将波形平移（波形在0位置处的信息量很大），把输入的负载设为0N.M，即空载启动 。
把电机输出的d、q轴定子电流标幺值分别平方，再开根号，得到定子电流综合矢量的幅值Im*。用它来观察和控制定子电流小于3.
其仿真结果如图14和图15所示。
图14. 空载启动时电流、电磁转矩、转子转速波形
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图15. 空载启动时电磁转矩、转子转速波形放大图
从图15可以看出电机在普通交流电源供电，电机空载启动时，在0.66秒左右能达到1000r/min（由于这里取TL=0,且不考虑转子的阻尼作用，因此仿真的时候，电机的转速可以达到1000r/min，而实际中空载起动时转速是达不到1000的，而是接近这个值）；起动过程中电机的转矩上下快速波动，最后稳定在到Te=0, 符合输入的负载TL=0 N.M，该过程中最大转矩在80N.M附近，是额定转矩（29.8416N.M）的2.7倍.
从图14可以看出起动过程中Im*最大值接近10，远远超过了规定的3，这是不允许的，会对设备和系统有不良损害。
4.2 普通交流电源供电，恒定负载0.5TN直接起动过程。
设输入负载为14.9208N.M，即 0.5TN ，选用ode45算法，其仿真结果如图16和图17所示。
图16. 0.5TN时电流、电磁转矩、转子转速波形
图17. 0.5TN时电磁转矩、转子转速波形放大图
从图16、17可知，电机在普通交流电源供电，半额定负载启动时，在1秒左右就能达到980r/min，
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比空载时启动速度要慢，这是由于电机带载；起动过程中电机的转矩上下快速波动，最后稳定到到Te=15N.M, 符合其带载14.9208N.M。该过程中最大转矩在80N.M附近，是额定转矩（29.8416N.M）的2.7倍，和空载时的最大转矩几乎相同.
从图16可以看出起动过程中Im*最大值接近10，远远超过了规定的3，这是不允许的，会对设备和系统有不良损害。
4.3 理想VVVF（正弦波）供电，空载变频起动过程
VVVF正弦波电源供电的仿真框图如图9所示，选用ode45算法。在VVVFnew这个s函数中，设置K=0.88，K为电压幅值随频率变化系数；设置Kf=1，Kf为频率的上升斜率，把输入的负载设为0N.M，即空载启动 ，其仿真结果如图18和图19所示。
图18. 空载启动时电流、电磁转矩、转子转速波形
图19. 空载启动时电磁转矩、转子转速波形放大图
从图18、19可以看出电机在VVVF交流电源供电，电机空载启动时，在1.1秒左右就能达到1000r/min，启动速度比普通交流电源时的0.66s要慢，部分原因可能是Kf值较小。
起动过程中电磁转矩仍有波动，但整体变化较平稳，波动幅度和频率比普通交流电源供电时小很多，最后稳定在到Te=0, 符合输入的负载TL=0 N.M，该过程中最大转矩在50N.M附近，是额定转矩（29.8416N.M）的1.67倍，这个值相应比普通交流电源供电的2.7倍要低。虽然最大转矩没有
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普通交流电源起动时大，但是提高了起动过程的平稳性。
从图14可以看出起动过程中电机的电流综合矢量的标幺值Im*最大值可达20，远远超过规定值3。没有比普通交流电源供电的情况更好，这个系统还需要改进。
4.4理想VVVF（正弦波）供电，恒定负载0.5TN变频起动过程，无电流幅值限制
理想VVVF电源供电的仿真框图如图9所示，运用ode45算法。把输入的负载设为14.9208N.M，即半额定负载启动 ，其仿真结果如图20和图21所示。
图20. 0.5TN时电流、电磁转矩、转子转速波形
图21. 0.5TN时电磁转矩、转子转速波形放大图
从图20、21可知，电机在VVVF正弦波交流电源供电，半额定负载启动时，在1.1秒左右就能达到980r/min；起动过程中电磁转矩仍有波动，但整体变化较平稳，波动幅度和频率比普通交流电源供电时小很多，最后稳定到到Te=15N.M附近。该过程中最大转矩近60N.M，是额定转矩（29.8416N.M）的2倍。 虽然最大转矩没有普通交流电源起动时大，但是提高了起动过程的平稳性。
从图21可以看出起动过程中电机的电流综合矢量标幺值Im*最大为20，远远超过了规定的3，这是不允许的，会对设备和系统有不良损害。对比4.2中直接启动的情况，可知无限幅环节的VVVF电流幅值Im*和普通交流电源供电差别不大，这种VVVF系统仍需要改进。
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