毕业设计:异步电机闭环矢量控制矢量控制系统的仿真怎么做啊!

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&&课程简介
《交流拖动自动控制系统》课程的历史沿革是本教学队伍坚持“变化的、发展的、与时俱进的”理念经营《交流拖动自动控制系统》课程的具体体现。在目前已有的课程建设基础上,进一步对教学内容、教学方法、实验内容、实验方法进行整合。使得内容、讲授、实验、能力培养能有机结合并互为依托,使全程的教学活动处于最优状态。将本课程的综合素质、动手能力、创新意识培养的功能再向前推进一步。
为了使《交流拖动自动控制系统》成为支撑沈阳工业大学办学定位和自动化专业培养目标的高效可靠的课程;教学方法上采用启发式、引导式教学,并结合多媒体形象生动教学方式;进一步完善网络教学建设;编著适合辽宁沈阳地区“装备制造”,适合我校生源,与我校“电机与电器”国家重点学科、“电力电子与电力传动”辽宁省重点学科相适应的,具有沈阳工业大学特色的《交流拖动自动控制系统》课程教材;加强课程组师资队伍建设,引进或选留对交流拖动自动控制系统有兴趣、有悟性、热爱教师工作的青年人进入本课程教学队伍。2008年该课程评为校级优秀课。2010年评为校级精品课。
本课程与其它课程的联系:
前续课程:电子技术基础(模拟、数字)、电力电子变流技术、电机及拖动基础、自动控制理论、直流电力拖动自动控制系统。
后续课程:电力拖动自动控制系统课程设计、交流伺服系统、毕业设计。
&正在播放: 感应电动机变压变频调速基础
&&感应电动机变压变频调速基础&&脉宽调制(PWM)技术&&转速开环变压变频调速系统&&转差频率控制变压变频调速系统&&感应电动机三相坐标系数学模型&&坐标变换&&感应电动机在正交坐标系的数学模型&&感应电动机正交坐标系的状态方程&&按转子磁链定向的矢量控制系统&&转子磁链观测模型设计&&按定子磁链控制的直接转矩控制系统
[理论目标]
&&&1.& &2.PWM
&&&&& 11.&&
&[实践目标]
&&& 1.转速开环的恒压频比变压变频调速系统
&&&&& 恒压频比控制实现
&&& 2.转速闭环的转差频率控制系统
&&&&& 恒气隙磁通势频比控制实现
& [学习指南]&&
& 1.变压变频调速基本原理
& 2.脉宽调制(PWM)技术
& 3.转速开环变压变频调速系统
& 4.转差频率控制变压变频控制系统
& 5.感应电动机三相坐标系数学模型
& 6.坐标变换
& 7.感应电动机正交坐标系的数学模型和状态方程
& 8.感应电动机按转子磁链定向的矢量控制系统
& 9.感应电动机按定子磁链控制的直接转矩控制系统
& [学习重点]
&& 1. 感应电机在不同电压控制方式下的机械特性和控制特性。
&& 2. 坐标变换
&& 3. 感应电动机正交坐标系的数学模型和状态方程
&& 4. 感应电动机按转子磁链定向的矢量控制系统
[学习难点]
&&&1. 感应电机在不同电压控制方式下的机械特性和控制特性。
&& 2. 坐标变换
&& 3. 感应电动机正交坐标系的数学模型和状态方程
&& 4. 感应电动机按转子磁链定向的矢量控制系统
&& 5. 感应电动机按定子磁链控制的直接转矩控制系统
1.关于异步电机变频调速,下面说法正确的有( )。
& a)任何情况下变频一定要变压;
& b)在大于额定转速区域,变频不变压;
& c)在大于额定转速区域,变频也要变压;
& d)在小于额定转速区域,变频不变压。
2.异步电机变频调速时的人为机械特性为直线的条件是( )。
& a)恒压频比控制;& b)恒定子磁通势频比控制;& c)恒气隙磁通势频比控制;& d)恒转子磁通势频比控制。
3.异步电动机在电压源型变频电源供电时的机械特性,在恒压频比控制时,随着频率的降低其直线段的下降斜率( )、其最大转矩( );在恒气隙磁通势频比控制时,随着频率的降低其直线段的下降斜率( )、其最大转矩( );在恒转子磁通势频比控制时其最大转矩( )。
& a)增大;& b)减小;& c)不变;& d)不一定;& e)不再存在。
4.异步电动机VVVF变频器进行脉宽调制的首要目的是( )。
& a)变频;& b)变压;& c)消除及削弱有害的谐波。
5.对三相Y接电机供电的VVVF变频器,进行脉宽调制以完成消除及削弱有害谐波的任务时,首先要消除或削弱的谐波是_______谐波。
& a)3次;& b)5次;& c)7次;& d)9次。
6.双极性工作的逆变器在不同工作方式时,其直流电压利用率大小不同。六拍型工作方式的直流电压利用率_______SPWM工作方式的直流电压利用率。
& a)大于;& b)等于;& c)小于;& d)不一定。
7.异步电动机变频调速时为什么同时要变压?电压改变的主要目标是什么?
8.画出异步电动机变频调速的控制特性Us=f(f1)、&Pm=f(f1)。在基频以上及基频以下各是什么区域?为什么会是这样的?
9.异步电动机变频调速气隙磁通恒定控制的条件是什么?并画出这种控制方式下的机械特性曲线族。
10.异步电动机在电压源型变频电源供电时,恒压频比控制、恒定子磁通势频比控制、恒气隙磁通势频比控制和恒转子磁通势频比控制的机械特性各是怎样的?有何不同?为什么?
11.异步电动机变频调速系统常用的主电路形式有哪几种?并画出它们的简图。
12.SPWM调制分单极性调制与双极性调制,对于常用的由6只主开关元件组成的桥式逆变器能输出单极性调制的SPWM波形吗?要输出单极性调制的SPWM波形应该用怎样的电路?
13.SPWM调制的同步调制、异步调制是什么概念?比较这两种调制方式的优缺点。
14.交-直-交电压源型VVVF装置,单相220V不控整流输入、三相输出。逆变桥输出的交流线电压有效值在SPWM调制、调制比M=1时是多少?若采用六拍输出时又是多少?
15.为了SPWM提高直流电压利用率常采用一些什么办法?提高直流电压利用率的同时一般会有什么不利的影响?直流电压利用率最大能提高到多少?这时输出的电压波形是什么波?
16.常用的SPWM波形产生方法有哪几种?
17.大量的实际使用中异步电动机变频调速系统都是转速开环的系统,这是为什么?
18.画出异步电动机转速开环的电流源型(或电压源型)晶闸管交-直-交变频调速系统的系统原理图。问:其控制策略在系统中是如何实现的?
19.异步电动机转速开环的交-直-交电流源型变频调速系统中的措施给定,最后分解成哪三路给定信号?各去控制什么?它的给定积分器GI起什么作用?
20.异步电动机转速开环的交-直-交电流源型变频调速系统中的函数发生器起什么作用?试解释该曲线采用这种形状的理由。
21.异步电动机转速开环的交-直-交电流源型变频调速系统由哪四大部分组成?它的电压环去控制主电路的什么单元,达到控制变频器输出的什么量?
22.感应电动机电流源型交-直-交变频器电动工况时,主电路中的可控整流桥VR与无源逆变器VI及异步电动机分别工作在什么状态?能量是如何传递的?制动工况时又是如何?
23.异步电动机为什么一般不采用速度直接闭环?
24.异步电动机为什么可以用转差频率来控制电机的转矩?它的两个先决条件是什么?在控制系统中如何来保证这些条件得到满足?
25.画出异步电动机转差频率控制的电流源型晶闸管交-直-交变频调速系统的系统原理图。它是一个有静差系统还是一个无静差系统?它最终的输出频率是怎么得到的?当给定不变而负载转矩变化时,变频器的输出频率是怎么变化的?
26.异步电动机电压源型交-直-交SPWM变频调速系统与电流源型的相比有什么优点?
27.画出异步电动机电压源型交-直-交SPWM变频器的输入、输出的电压、电流波形。
28.普通的电压源型交-直-交变频调速系统能否制动运行?制动运行应如何解决?
29.交流电动机变频调速系统在采用矢量控制(磁场定向控制)时,永磁同步电动机变频调速系统的定子旋转磁势应保持与______垂直,励磁同步电动机变频调速系统的定子旋转磁势最好应保持与______垂直,异步电动机矢量控制变频调速系统的定子旋转磁势的定向轴线是______。
a)气隙磁通轴线; b)转子磁极轴线; c)转子磁链轴线; d)定子A相绕组轴线。
30.同步电动机及感应电动机的矢量控制系统都要用到电机的坐标变换,矢量控制系统的给定、运算、调节等都在______中进行,而最终执行是在______中进行。
a)静止的三相系统; b)静止的两相系统; c)同步旋转的两相系统。
31.异步电动机矢量控制用的M、T坐标系中的M轴是如何定义的?M轴相对于定、转子是静止的还是旋转的?若是相对旋转的,则其相对于定、转子的转速各是多少?M、T轴与什么是相对静止的?
32.画出异步电动机矢量控制系统的原理性矢量图。异步电动机矢量控制的基本控制思想(控制策略)是什么?
33.异步电动机矢量控制时,M轴的位置一般是如何检测得到的?请说明其检测原理并画出其运算框图。
34.在需要进行磁链(磁通)闭环控制时,电励磁同步电动机和异步电动机分别是检测哪些物理量来观测磁链(磁通)的?
35.解释图6-33、图6-34中的函数发生器GF的输入输出关系,并说明其作用。
37.写出图6-34所示的异步电动机矢量控制系统中旋转变换VR-1的具体变换式。变换中输入的sin&1、cos&1若换成直接输入&1,哪一种输入能使VR-1变换的运算量小?
38.异步电动机矢量控制系统中为什么要测量电机的实际转速?不测量电机的实际转速能否进行矢量控制?
39.空间矢量脉宽调制(SVPWM)的最大优点是什么?直流电压利用率高对异步电动机变频调速系统带来的好处是什么?
40.采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的异步电动机变频调速系统就一定是矢量控制变频调速系统吗?异步电动机他控式变频调速系统是如何利用SVPWM的?画出其系统原理图。
1.推导电磁转矩的临界转矩和临界转差
2.试推导矢量控制方程
3.为什么说交流量经三相坐标系,坐标变换同步旋转,到正交坐标系后变为直流量?
(3)&控制比较简单,多用于通用型变频器、风机泵类的节能、生产流水线的工作台传动、空调和家电等
&&&&A.高速
&&&&B.超高速
&&&&C.低速
&&&&D.中速
&&&&A.电压
&&&&B.电流
&&&&C.电磁转矩
&&&&D.电感
&&&&A.电压
&&&&B.电流
&&&&C.电磁转矩
&&&&D.转速
(13)&变频器,都应在输入端设有进线电抗器,有时也可以在整流器和电容器之间串接直流电抗器。还可用来抑制电源电压不平衡对变频器的影响。
&&&&A.电流
&&&&B.阶次
&&&&C.电压
&&&&D.电抗
(16)&直流电机数学模型的性质:直流电机的磁通由励磁绕组产生,可以在电枢合上电源以前建立起来而不参与系统的动态过程(弱磁调速时除外),因此它的动态数学模型是一个(&&& )系统。
&&&&A.单输入和单输出
&&&&B.多输入和多输出
&&&&C.单输入和多输出
&&&&D.多输入和单输出
(17)&&&sm的范围内,转矩Te基本上与转差频率&s成(&&& )比,条件是气隙磁通不变。
(18)&绕组相当于直流电动机的(&&& ),
&&&&A.电枢绕组
&&&&B.补偿绕组
&&&&C.励磁绕组
(20)&坐标系上的数学模型,比ABC坐标系上的数学模型(&&& )
(21)&阶电压方程和1阶运动方程,因此其状态方程也应该是5阶的,须选取(&&& )个状态变量,而可选的变量共有9个。
&&&&A.数字
&&&&B.模拟
&&&&C.软件
&&&&D.微机
(23)&Torque& Control)系统,是继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。在它的转速环里面,利用(&&& )反馈直接控制电机的电磁转矩,因而得名
&&&&A.转差频率
&&&&B.转速
&&&&C.转矩
&&&&D.力矩
&&&&C.,而不象
&&&&D.,计算磁链的模型受转子参数变化的影响。
(20)&变换、3/2变换、2s/2r旋转变换、2r/2s旋转变换、K直角/P极坐标变换。
(22)&坐标系中的电压和电流是交流正弦波时,变换到dq坐标系上就成为直流。
(1)&异步电动机是一个多输入输出系统,而电压、频率、磁通、转速之间又互相有影响,所以是强耦合的(&&&& )变量系统。
(3)&)相同,满足此条件的模型彼此等效。
(4)&坐标系上的电压方程的第三、四行出现了零元素,减少了多变量之间的耦合关系,使模型得到(&&& )
(5)&坐标系上的数学模型,比ABC坐标系上的数学模型(&&& )得多,阶次也降低了,但其非线性、多变量、强耦合的性质并未改变。
(6)&),这叫做电压源变频器。
(7)&)。
(8)&坐标系中的变量为正弦函数时,经坐标变换后,在两相同步旋转dq坐标系中的变量是(&&&& )。
(10)&)为额定值不变。这样可保持电动机的输出转矩基本不变,使电动机有较好的机械特性。
(17)&电流跟踪控制的精度与滞环的(&&& )有关,同时还受到功率开关器件允许开关频率的制约。
(19)&在通电瞬间产生过大的(&&& )电流,限制大电容充电电流;开关 :短掉R0产生的附加损耗。在整流器和滤波电容间的直流回路上串入限流电阻(或电抗)R0,通上电源时,先限制充电电流,再延时用开关K将短路,以免长期接入时影响变频器的正常工作,并产生附加损耗。
(20)&e基本上与转差频率&s成正比,条件是气隙磁通不变。
(21)&绕组相当于直流电动机的励磁绕组,
(25)&坐标系上的数学模型,比ABC坐标系上的数学模型(&&& ),(阶次)也降低了,但其非线性、多变量、强耦合的性质并未改变。
(27)&/dq坐标变换,并消除了控制过程对于转子参数的依赖。因此其性能完全不受转子参数变化的影响。
(1)&PWM控制技术、电流滞环跟踪PWM(CHBPWM)控制技术与磁链跟踪控制技术都控制的是什么?哪个更好?
(2)&交-直-交变压变频器中的逆变器一般接成三相桥式电路,简答控制方式180&导通型和120&导通型逆变器。
(8)&)与电流源逆变器(CSI)变频调速系统的区别?
(14)&坐标系中的变量为正弦函数时,经坐标变换后,在两相同步旋转dq坐标系中的变量是什么量?
(27)&坐标系与三相ABC坐标系的比较
(1)&PWM控制技术、电流滞环跟踪PWM(CHBPWM)控制技术与磁链跟踪控制技术都控制的是什么?哪个更好?
(18)&坐标系上的数学模型。
设计与仿真
问题1:在进行电机调速时,常须考虑的一个重要因素是:希望保持电机中每极磁通量 为额定值不变?(或者说变频的同时为什么要变压?)
如果磁通太弱,没有充分利用电机的铁心,是一种浪费;如果过分增大磁通,又会使铁心饱和,从而导致过大的励磁电流,严重时会因绕组过热而损坏电机。
问题2:在变频调速中变频时为什么要保持压频比恒定?
为了近似地保持气隙磁通不变,以便充分利用电机铁心,发挥电机产生转矩的能力,在基频以下须采用恒压频比控制。
在基频以上调速时,频率应该从基频向上升高,但定子电压却不可能超过额定电压,最多只能保持Us=UsN,这将迫使磁通与频率成反比地降低,相当于直流电机弱磁升速的情况。因此,基频以上调速不可以采用恒压频比的控制方式。
问题3:基频以下调速采用恒压频比的控制方式,基频以上调速不可以采用恒压频比的控制方式,为什么?
在基频以上调速时,频率应该从基频向上升高,但定子电压却不可能超过额定电压,最多只能保持Us=UsN,这将迫使磁通与频率成反比地降低,相当于直流电机弱磁升速的情况。因此,基频以上调速不可以采用恒压频比的控制方式。异步电机矢量控制系统的仿真的毕业设计怎么做啊!_百度知道
异步电机矢量控制系统的仿真的毕业设计怎么做啊!
(1)单独使用matlab设计PID控制器同弄清楚PID控制每控制环节作用 (2)熟悉理解异步电机矢量控制掌握矢量控制析实质并速度调节环节、转矩调节环节磁通调节环节熟悉 (3)结合PID控制别速度调节器、转矩调节器磁通调节环节进行设计进实现电机速度控制 (4) 本文提控制案进行仿真实验并给仿真结析
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毕业设计(论文)-异步电动机矢量控制系统仿真模型设计
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内容提示:矢量控制是在电机统一理论、机电能量转换和坐标变换理论的基础上发展起来的,它的思想就是将异步电动机模拟成直流电动机来控制,通过坐标变换,将定子电流矢量分解为按转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制,达到直流电机的控制效果。本文针对异步电动机磁链闭环矢量控制进行研究和探索。通过空间矢量的坐标变换,对系统进行建模,其中包括直流电源、逆变器、电动机、转子磁链电流模型、ASR、ATR、AΨR等模块。并对控制系统进行了MATLAB/Simulink仿真分析。
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