Matlab绕线式双馈异步电机调速系统仿真(2)

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4 双馈调速系统仿真 15

4.1 MATLAB/SIMULINK简介 15

4.2 基于定子磁场定向的双馈异步电机矢量控制仿真系统 15

4.3双馈调速系统在同步运行模式的仿真 16

4.3.1同步运行时系统调速性能分析 16

4.3.2 同步运行负载变化时系统调速性能分析 19

结论 21

参考文献 22

致谢 23

1 绪论

1.1课题研究的意义

能源、环境问题是当今世界发展亟待解决的重大问题，在能耗飞速增长的今天，如何高效地利用现有能源成为缓解能源压力的有效途径之一，能源逐渐成为制约各国发展的重要因素。截止2006年末，我国发电总量已达2.8万亿kW。据《电动机调速技术产业化途径与对策的研究》报告显示，目前我国发电总量的66%消耗在电动机上，而我国的能源平均利用率却比发达国家低20%左右，70%的电机只相当于国际20世纪50年代的技术水平，电能浪费十分严重。这主要是因为，在我国工业生产中大量使用着不调速或采用低效率调速方式的交流电动机。如果将其中不调速的改为调速，低效率调速改为高效率调速，不但可以节省大量电能，而且还可以提高生产能力和保证产品质量。

1.2双馈电机技术的发展状况

目前，风机、水泵等机械设备的耗电量几乎占工业耗电量的一半，交流调速技术取得了很大的发展：近十年来，伴随着电力电子、微电子以及现代控制理论等学科的发展，电气传动技术领域已经出现了交流电机调速系统取代直流电机调速系统的发展趋势。其研究领域较成熟的有：无换相器电机调速、交流伺服系统、交流步进拖动系统、无功补偿和谐波抑制等一些领域。双馈电机是将电能分别馈入感应电动机的定子绕组和转子绕组，最适合于风机、水泵等恒负载生产机械。

我国对双馈电机领域的研究起步比西方发达国家较晚。从上世纪九十年代开始，国内才对同步电机的无刷励磁、异步化同步电机、绕线式异步电机双馈调速有不同程度的研究。但是到目前为止，研究工作仍然仅限于实验室，没有研制出在工业生产中能实用化的样机。在双馈电机的研究和应用两方面我国都落后于国外水平。源^自·751{文·论[文'网]www.751com.cn

1.3本文研究的主要内容

1）阐述了本课题研究的目的和意义，综述国内外双馈电机控制系统研究的发展及现状，并介绍双馈电机的应用及发展前景。

2）介绍了双馈电机的基本工作原理，并讨论了双馈电机的五种运行工况及运行时电机的功率流向。转差功率的输入使电机的转差率发生变化(从而电机的转速发生变化)。

3）引入矢量控制方法，对电机的电压方程，电磁转距方程进行矢量变换，得到了双馈电机的数学模型。在双馈电机数学模型的基础上，用定子磁链定向的矢量控制方法，进一步对双馈电机的模型进行化简，解除了变量间的耦合，得到双馈调速控制策略。

4）建立仿真模型，对调速系统进行仿真。

2 双馈调速的基本原理

2.1绕线式双馈电机的结构

绕线式双馈异步电机在结构上与绕线式异步电机相似但并不相同，它是由绕线转子和在转子电路上带交流励磁装置组成，定子、转子均为三相对称绕组，转子绕组电流由滑环导入，这种带滑环的双馈式电机也被称之为有刷双馈电机。虽然与无刷双馈电机相比，绕线式双馈异步电机由于自身结构上的缺陷，即与直流电机一样有电刷和滑环，这在一定程度上制约了它的应用范围，但限于研究条件，且相比其它电机，绕线式双馈异步电机调速系统的调速性能还是要优越很多，本文围绕线式双馈异步电动机做研究，该研究方法具有通用性，应用于无刷双馈电机的调速系统中也是可行的。