異步電動機(jī)與逆變6ES5927-3SA12模塊

　　異步電動機(jī)選用SimPowerSystem模塊庫中的Asyn-chronous Machine SI Uints，選擇在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的籠式異步電動機(jī)數(shù)學(xué)模型。模塊的A，B，C是異步電動機(jī)定子繞組輸入端，與IGBT逆變器的輸出相連。逆變部分由SimPowerSystem 模塊庫中的Power Electronic 下的Universal Bridge 模塊形成，逆變器的輸入pulse 端為PWM控制信號（6路），輸出為三相ABC交流電壓。

　　2.2.2 矢量控制6ES5927-3SA12模塊

　　矢量控制模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3 所示。子模塊輸入角速度給定和實(shí)際角速度值求偏差，并送入轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（PI 調(diào)節(jié)器）；磁鏈給定的偏差信號用來作為磁鏈調(diào)節(jié)器（PI調(diào)節(jié)器）的輸入，dq-abc、各計(jì)算環(huán)節(jié)及abc-dq 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和磁鏈的解耦控制，pulses generator單元產(chǎn)生脈沖信號控制IGBT逆變器達(dá)到變頻調(diào)速的目的。轉(zhuǎn)子磁鏈相位角和勵磁、轉(zhuǎn)矩電流計(jì)算均根據(jù)矢量控制原理采用Simulink 下的Fun模塊設(shè)置函數(shù)，本文不再給出它們的具體仿真模型。

　　2.2.3 脈沖發(fā)生器6ES5927-3SA12模塊

　　脈沖發(fā)生器模塊由滯環(huán)控制器和邏輯非運(yùn)算器組成。模塊的輸入信號是三相給定電流和三相實(shí)測電流，輸出信號是由六路IGBT 逆變器逆變來的六相脈沖信號。模塊將給定信號和實(shí)際測量信號進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)測電流小于給定電流且偏差大于滯環(huán)寬度時，輸出為1，逆變器相正向?qū)?，?fù)向關(guān)斷；當(dāng)實(shí)際電流大于給定電流且偏差小于滯環(huán)寬度時，輸出為0，逆變器相負(fù)向?qū)?，正向關(guān)斷。采用逆變器通與斷來調(diào)節(jié)逆變器輸出線電壓的頻率，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。電流滯環(huán)控制器模型如圖4所示。

　　2.2.4 6ES5927-3SA12坐標(biāo)變換模塊

　　abc-dq變換模塊實(shí)現(xiàn)三相定子坐標(biāo)到dq 坐標(biāo)的變換，變換模塊模型如圖5 所示；dq-abc 變換模塊實(shí)現(xiàn)dq 坐標(biāo)到三相定子坐標(biāo)的變換，變換模塊仿真模型如圖6所示。采用三相到兩相或兩相到三相變換表達(dá)式設(shè)置變換模塊中相應(yīng)的函數(shù)表達(dá)式。仿真采用的Simu- link/ User-Defined Function/Matlab Fcn模塊實(shí)現(xiàn)不同形式的函數(shù)運(yùn)算。

　　3 仿真結(jié)果及分析

　　3.1 參數(shù)設(shè)置

　　6ES5927-3SA12在啟動仿真之前，首先要設(shè)置交流異步電機(jī)參數(shù)：

　　額定線電壓220 V、交變頻率50 Hz、磁極對數(shù)2，轉(zhuǎn)動慣量J = 1.662;阻尼系數(shù)D = 0.1;定子內(nèi)阻Rs = 0.087 Ω，定子漏感Ls = 0.8 mH;轉(zhuǎn)子內(nèi)阻Rr = 0.028 Ω，轉(zhuǎn)子漏感Lr = 0.8 mH;定轉(zhuǎn)子互感Lm = 34.7 mH.

　　逆變器參數(shù)：逆變器設(shè)置為三電平橋式電路IGBT，逆變器直流電源VDC = 780 V，給定磁通值φ*r = 0.96 Wb;轉(zhuǎn)速控制器（PI調(diào)節(jié)器）參數(shù)kp = 13，ki = 26，限幅為300;電流控制器的滯環(huán)寬度H = 20 A.負(fù)載轉(zhuǎn)矩為10 N-m，給定角速度為20 rad/s.

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