【摘要】：無刷雙饋電機具有結(jié)構(gòu)簡單、功率因數(shù)可控、變頻器容量小、運行可靠性高、制造成本低等一系列優(yōu)點,在大功率、高電壓、高扭矩、低轉(zhuǎn)速的調(diào)速系統(tǒng)以及變速恒頻發(fā)電領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 目前,無刷雙饋電機變速驅(qū)動系統(tǒng)作為國內(nèi)外研究的熱點,正處在模擬仿真和樣機試制階段�，F(xiàn)階段的仿真多數(shù)是針對無刷雙饋電機或者控制系統(tǒng)的單獨仿真,鮮有文章涉及無刷雙饋電機及其控制系統(tǒng)的高性能聯(lián)合仿真；試驗樣機及配套系統(tǒng)雖已問世,但是其結(jié)構(gòu)優(yōu)化、參數(shù)調(diào)試等工作依然需要高精度仿真的支持。所以,無刷雙饋電機及其控制系統(tǒng)亟需一種高性能仿真方法為其提供技術(shù)參考。 因為無刷雙饋電機定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和內(nèi)部電磁關(guān)系復(fù)雜,傳統(tǒng)的交流電機性能分析方法并不能準(zhǔn)確的對無刷雙饋電機進行模擬仿真；又因?qū)I(yè)的電磁仿真軟件只能針對電機電磁場進行仿真,不能考慮電壓空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)供電和矢量控制等復(fù)雜外電路對電機運行性能的影響,這使得無刷雙饋電機及其控制系統(tǒng)仿真困難重重。針對此問題,本文采用場路耦合聯(lián)合仿真的方式,對轉(zhuǎn)差型矢量控制SVPWM供電的無刷雙饋電機變速驅(qū)動系統(tǒng)進行了仿真,獲得了高精度的仿真結(jié)果。本文所做具體工作如下： 首先,研究無刷雙饋電機的工作原理、運行方式,SVPWM供電方式和轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)的原理及實現(xiàn)方法,為建立SVPWM供電的轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng)打下理論基礎(chǔ)。 其次,在前人對無刷雙饋電機數(shù)學(xué)模型研究的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)無刷雙饋電機動態(tài)數(shù)學(xué)模型方程,并在MATLAB/Simulink軟件中搭建基于動態(tài)數(shù)學(xué)模型的電機模型,并利用該模型,建成整個驅(qū)動系統(tǒng)的Simulink仿真模型。 然后,建立由SVPWM供電轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的變速驅(qū)動系統(tǒng)Simulink模型,實現(xiàn)無刷雙饋電機異步啟動、轉(zhuǎn)速快速跟蹤、功率因數(shù)可控等功能,獲得相關(guān)控制器的具體參數(shù),為實現(xiàn)聯(lián)合仿真做好準(zhǔn)備。 最后,在Maxwell電磁仿真軟件中建立無刷雙饋電機的有限元仿真模型,在Simplorer仿真軟件中建立了SVPWM供電的轉(zhuǎn)差型矢量控制系統(tǒng),并將兩個仿真軟件進行實時數(shù)據(jù)交互的場路耦合聯(lián)合仿真,獲得無刷雙饋電機在SVPWM供電轉(zhuǎn)差型矢量控制下的運行仿真數(shù)據(jù)。
[Abstract]:Brushless doubly-fed machine has a series of advantages, such as simple structure, controllable power factor, small capacity of inverter, high reliability of operation, low manufacturing cost, etc., in high power, high voltage, high torque, etc. Low speed regulation system and variable speed constant frequency power generation field have broad application prospects. At present, the variable speed drive system of brushless doubly-fed machine is in the stage of simulation and prototype production. At present, most of the simulations are aimed at the single simulation of brushless doubly-fed machine or control system, and few articles relate to the high-performance joint simulation of brushless doubly-fed machine and its control system. Although the experimental prototype and its supporting system have been developed, its structure optimization and parameter adjustment still need the support of high precision simulation. Therefore, a high performance simulation method is needed for the brushless doubly-fed machine and its control system. Because the structure of the stator and rotor of the brushless doubly-fed machine is complicated and the internal electromagnetic relationship is complex, the traditional performance analysis method of AC motor can not accurately simulate and simulate the brushless doubly-fed machine. Because the professional electromagnetic simulation software can only simulate the electromagnetic field of the motor, it can not consider the influence of the complex external circuits, such as voltage space vector pulse width modulation (SVPWM) power supply and vector control, on the performance of the motor. This makes it difficult to simulate the brushless doubly-fed machine and its control system. In order to solve this problem, this paper simulates the variable speed drive system of brushless doubly-fed machine powered by slip vector control (SVPWM) by using field-circuit coupling combined simulation method, and obtains high precision simulation results. The specific work of this paper is as follows: firstly, the working principle, operation mode, SVPWM power supply mode and the principle and realization method of the slip vector control system are studied. It lays a theoretical foundation for the establishment of SVPWM power supply slip vector control system. Secondly, on the basis of previous researches on the mathematical model of brushless doubly-fed machine, the dynamic mathematical model equation of brushless doubly-fed machine is deduced, and the motor model based on dynamic mathematical model is built in MATLAB/Simulink software, and the model is used. The Simulink simulation model of the whole drive system is built. Then, the Simulink model of variable speed drive system controlled by SVPWM power supply slip frequency vector is established to realize the functions of brushless doubly-fed machine, such as asynchronous start, fast speed tracking, controllable power factor and so on, and the specific parameters of the controller are obtained. Prepare for joint simulation. Finally, the finite element simulation model of brushless doubly-fed machine is established in Maxwell electromagnetic simulation software, and the slip vector control system of SVPWM power supply is established in Simplorer simulation software. The simulation data of brushless doubly-fed machine under the control of SVPWM power supply slip vector are obtained by the field circuit coupling joint simulation of real-time data interaction between the two simulation softwares.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM301.2

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本文編號：2405627