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机电装置运行的调控与模拟
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-08-31

  直接转矩控制(control)又称为直接自调整控制;即DSC(Directself-control)或DTC(DirectTorque-Control),就是利用空间电压(voltage)矢量的分析(Analyse)方法直接在定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)坐标系下计算和控制交流马达的转矩,借助磁链和转矩滞环调节(adjust)产生开关信号,直接对逆变器的开关状态进行最优控制,获得转矩的高动态性能。微型电动机是一种体积、容量较小,输出功率一般在数百瓦以下,用途、性能及环境条件要求特殊的一类电动机。娱乐吧亚洲第一品牌是变频器驱动的电动机的统称。随着变频调速技术的快速发展,各种高压变频器不断出现, 在电厂厂用电等方面发挥着巨大的节 能作用。娱乐吧亚洲第一品牌由于临界转差率反比于电源频率,可以在临界转差率接近1时直接启动,因此,过载能力和启动性能不再需要过多地考虑,而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力,及确保电机的使用寿命。本文使用(use)MATLABApp设计了一种异步电机直接转矩控制的仿真(simulation)系统(system),提出了一种定子磁链运动轨迹近似为圆形的控制仿真方案(plan),通过实时计算电机转矩和磁链的误差,结合电机定子磁链的空间位置(position )来选择(Select)相应的开关矢量,控制异步电机运转(revolve)。
  2直接转矩控制系统的仿真2.1它包括转矩控制环节和磁链控制环节等,通过转矩和磁链的滞环控制选择出合适的电压矢量来调节定子磁链,并通过控制定子磁链的前进或停止来控制电机转矩,使之快速跟踪给定信号,同时通过对定子磁链形状的控制来选择合适的开关状态,产生合适的信号控制电机运转。
  2.2定子磁链观测和磁链滞环调节定子磁链观测器模型(model)使用u-i模型,即用定子电压和电流(Electron flow)来确定定子磁链。u sα(U1)、u sβ(U2)、i sα(I1)、i sα(I2)分别是定子在静止两相坐标系下的电压和电流幅值;ψsα(Flux1)、ψsβ(Flux2)为静止两相坐标系下对应的定子磁通分量。(2)磁链滞环调节模型利用施密特触发器,令εψ为磁链容差的一半,ψ*s为给定磁链幅值,为观测得到的磁链幅值。
  ψs=ψ2 sα+ψ2 sβ"(3)Δψ=ψ*s-ψs(4)当Δψ>εψ时,此时应加电压矢量使磁链幅值增大;当Δψ<εψ时,此时应加电压矢量使磁链幅值减小。根据Δψ与εψ之间的关系,选择合理的定子电压矢量,就可使磁链在容差为2εψ的圆环内运动,形成圆形运动的磁链轨迹。这样当电机空间磁链矢量沿六个电压矢量方向走折线逼近圆形磁链时,变频器()的各相电流就近似为正弦电流,从而带动交流电机运转。
  2.3转矩观测与转矩滞环调节转矩观测模型是采用间接法来求的,根据定子电流i sα、i sβ及定子磁链ψsα、ψsβ来计算电动机的电磁转矩T e,公式如下:T e=3 2 p n(ψsαi sβ-ψsβi sα)(5)转矩滞环调节模型采取三点式转矩调节器,转矩参考值T*e由参考转速(Rotational Speed)ω*与实际转速ω的偏差经过PI调节后得到,然后与T e进行比较,就可以得到转矩滞环调节信号TA1、TA2。
  2.4定子磁链所在空间位置的判定为了实现对定子磁链的闭环控制,需要检测(jiǎn cè)定子磁链所在空间的位置(扇区m)。根据ψs
  D、ψsB与ψs*的幅值,可以计算出定子磁链在静止两相α-β坐标系下的空间角度(angle)θ,从而得出m,再经过比较逻辑(Logic)表,得出定子磁链所在空间位置信号Sector1、(假如Sector1Sector2Sector3=001,则表示定子磁链所在空间位置在扇区1)。
  2.5直接转矩控制系统的仿真模型根据上述建立的各仿真子模型中定子磁链调节信号FA,转矩调节信号TA1,TA2,以及定子磁链位置信号Sector1、Sector2、Sector3,依据直接转矩理论中的定子电压矢量选择原理(Maxim),可以得到控制逆变器工作的开关选择表。其表中零电压矢量的选择与切换前的定子电压矢量有关,为了减少逆变器开关的次数,应选择与切换前定子电压矢量只有一位不同的零电压矢量。
  依据各子模型和逆变器的开关选择表,使用MATLABApp的Simulink电气系统模块库,大家设计了下面的异步电机直接转矩控制系统的仿真模型。
  3仿真结果按照以上设计的MATLAB仿真系统进行仿真实验(experiment)。仿真算法选用ode23算法。仿真相关参数如下:电机额定功率为2.238kW,额定电压为220V,转动惯量为0.089kgm 2,极对数为2,定子电阻为0.435Ω,转子(rotor)电阻为0.816Ω,定子电感为2mH,转子电感为2mH,定转子互感为69.31mH,频率(frequency)为50Hz,取摩擦系数为0。仿真过程中,异步电机采用并行方式起动,即磁通和转矩几乎同时增加到参考值。定子磁链幅值给定值Flux*=0.5,磁链滞环比较器容差为0.01。
  仿真模型磁链和转速实验结果如所示:可知当系统开始运行以后,定子磁链的幅值从0开始迅速增长,很快达到磁链给定值0.5左右,然后在直接转矩理论的控制策略下,通过大家对电机定子所加电压矢量的不同,磁链幅值就被限制在了一个比较小的容差范围(fàn wéi)内,从而用此模型就建立了一个运动轨迹近似为圆形的定子磁链。实验中当大家改变系统所加负载的大小时,其实验结果说明外部负载变化对定子磁链的影响仍旧很小,磁链运动轨迹仍然可以如所示。
  分析实验波形,在系统采用了并行启动方法(磁通和转矩几乎同时增加到参考值)下,当系统开始运行以后,转速从零增加到150rad/s仅用了0.23s这很短的时间,然后电机就维持在150rad/s的转速下运行。实验结果说明电机带给定负载的启动性能以及运行性能良好。
  由上面的仿真实验大家可以得知,根据直接转矩理论建立的此MATLAB异步电机仿真模型,能够得到正确的圆形定子磁链运动轨迹以及良好的电机转速曲线,可以依据此仿真系统设计一个实际应用的基于直接转矩理论的异步电机数控系统。
  4表面粗糙度的预测(predict)及实验验证各因素在不同水平组合下的η可以利用下面的公式进行计算。η=η+(A i-η)+(B j-η)+(C k-η)+(D l-η)(6)式中:η――― SN比的均值,A i,B j,C k,D l―――各因素在不同水平下,对表面粗糙度的影响力。用式(6)算出的η,可以通过下面的公式转换成表面粗糙度的预测值。R a=10-(η20)(7)为了验证预测效果(effect),选择没在表2实验范围内的3个任意的实验条件(tiáo jiàn)(A1B0C0D2),(A1B2C1D0),(A1B1C0D1)进行了预测,其结果如表6所示。同时,在上述的3个实验条件下,进行了验证实验,并与预测结果进行了对比,其结果如图1所示。从图可以知道预测效果还是比较准确的,同时证明这种预测方法是可行的。
  表6表面粗糙度的预测结果图1预测与实验结果对比5结论本文利用SN比试验设计法,经过较少的试验,全面地分析了各因素对磨削表面粗糙度的影响规律(rhythmical)及影响程度,寻取最佳加工(Processing)条件,并提出预测表面粗糙度的方法,为合理、科学地制订磨削加工工艺( technology)参数,提供行之有效的工艺方法及理论依据。

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