矢量控制Matlab仿真实验

 

Simulink仿真原理图

各部分模块作用

1)速度环电流环控制器

构成双闭环控制系统,控制系统的稳定。其中转速环作为外环,是主导调节器,在转速动态过程中,使转速快速跟随给定电压变化,稳态时减小转速误差,采用 PI可实现无静差。对负载变化其抗扰作用。其输出限幅值决定电动机允许最大电流。电流环作为内环,在转速调节过程中,使电流紧紧跟随给定电流变化。 对电网电压波动起及时抗扰作用。在转速动态过程中,保证获得电动机最大允许电流,从而加快动态过程。当电动机过载或堵转时,限制电枢电流最大值,起快速的自动保护作用。一旦故障消失,系统立即自动恢复正常。

2)SVPWM模块

将输入的电压变量转化为电压矢量,然后将电压矢量合成正六边形空间旋转磁场,并利用平行四边形法则合成需要的电压空间矢量,控制交流电动机的工作。

3)Park Clark变换

进行静止两相正交坐标系到旋转两相正交坐标系的变换。

1)d轴电流给定值

d轴给定值为0

2)Park变换

因为Park变换的表达式为:

 

所以在Simulink搭建模型如下:

矢量控制Matlab仿真实验

 

3)电流环与速度环控制器参数值

速度环:Kp=2.6,Ki=12

电流环:id:Kp=5,Ki=300,iq:Kp=5,Ki=300

实验结果分析

1)不同控制器参数下的相应曲线

速度环:Kp=2.6,Ki=12

电流环:id:Kp=5,Ki=300,iq:Kp=5,Ki=300

矢量控制Matlab仿真实验

图5

速度环:Kp=10,Ki=12

电流环:id:Kp=5,Ki=300,iq:Kp=5,Ki=300

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图6

速度环:Kp=2.6,Ki=30

电流环:id:Kp=5,Ki=300,iq:Kp=5,Ki=300

矢量控制Matlab仿真实验

图7

2)仿真时间为0.2s,设系统在0.1-0.15s的时候受到负载转矩0.2,此时的速度响应曲线

仿真时间为0.2s,设系统在0.1-0.15s的时候受到负载转矩0.2

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图8

速度环:Kp=2.6,Ki=12

电流环:id:Kp=5,Ki=300,iq:Kp=5,Ki=300

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图9

速度环:Kp=10,Ki=12

电流环:id:Kp=5,Ki=300,iq:Kp=5,Ki=300

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图10

速度环:Kp=2.6,Ki=30

电流环:id:Kp=5,Ki=300,iq:Kp=5,Ki=300

矢量控制Matlab仿真实验

图11

系统空载起动,在0.1秒的时候给一个负载,0.15秒的时候取消负载,如图9所示,可见系统调节好控制器参数之后,响应速度快,稳定性好;对比图10,可知当控制器参数不能使系统处于稳定状态时,速度响应曲线也会不稳定,处于震荡状态。

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