logo资料库

基于MATLAB的开关磁阻电机非线性建模仿真.pdf

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.30M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
第1页 / 共6页
第2页 / 共6页
第3页 / 共6页
第4页 / 共6页
第5页 / 共6页
第6页 / 共6页
资料共6页，全文预览结束
    第18卷第1期 2006年2月 电力系统及其自动化学报 Proceedings of the CSU—EPSA V01．18 No．1 Feb． 2006 基于MATLAB的开关磁阻电机非线性建模仿真 孙晓明，赵德安，李瑶，单正娅 (江苏大学电气信息工程学院，镇江212013) 摘要：由于开关磁阻电机sRM结构及运行原理的特殊性，使得分析和设计较其它电机更为困难。基于在分析 开关磁阻电机数学模型的基础上，借助于MATLAB／SIMULINK搭建了电流斩波控制方式下开关磁阻电机 的非线性仿真通用模型。根据此模型，对一台六相12／10结构样机进行了仿真，仿真结果证明了该模型的有效 性。该模型为分析和设计开关磁阻电机控制系统提供了一种有效的工具。 关键词：开关磁阻电机；电流斩波控制；仿真；非线性 中图分类号：TM352 文献标识码：A 文章编号：l003—8930(2006)01一0067一04 NOnlinear MOdeling and Simulation 0f Switched Reluctance Motor Using MATLAB SUN Xiao—ming，ZHAO De—an，LI YaD，SHAN Zheng—ya (School of Electrical and Information Engineering，Jiangsu University， Zhenjiang 21 201 3，China) Abstract：The analysis and design of switched reluctance motor(SRM)are more difficult than those of other kinds of motors because of its special structure and operation mechanism． Based on the mathematical model of SRM，a nonlinear general SRM model under chopped current control(CCC)is developed using Matlab／ structure prototype SRM is simulated using the proposed model． The Simuink． A 6一phase 12／10 effectiveness of the model is demonstrated by the simulation result．The proposed model is also useful in the analysis and designing of SRM control system． Key words：switched reluctance motor(SRM)；chopped current contr01(CCC)；simulation；nonlinear 1 前言 各单元模块化，再将这些模块有机结合，即可搭建 出开关磁阻电机系统的非线性模型。因此本文所建 开关磁阻电机(SRM)具有结构简单、成本低、 立的模型可以扩展成任意相开关磁阻电机系统的 工作可靠和效率高等优点n]，对于六相12／10结构 仿真模型，为分析和设计开关磁阻电机控制系统提 样机来说还有启动转矩大，脉动小等特点。它既可 供了有效的手段。 作为电动机，也可作为发电机。在电动状态，开关磁 阻电机主要用于调速系统，在运行可靠性、方便性 2 开关磁阻电机数学模型 与成本等方面可以与其它调速系统竞争；在发电方 根据能量守恒定律和电磁感应定律，施加在各 面，开关磁阻电机具有结构简单、容错力强、调节性 定子绕组端的电压等于电阻压降和因磁链变化而 能好、运行可靠等优点，尤其是磁阻电机和功率变 产生的感应电势作用之和，则通过SRM的每一相 换器结构所特有的允许能量双向传输的性质，能很 的瞬时端电压与相绕阻的磁链有以下关系： 方便地实现启动／发电机功能，与稀土永磁式和绕 线转子式旋转整流启动／发电机相比，具有很大的 优势。 本文在电流斩波控制(CCC)方式下，将系统 收稿日期：2005一04—14；修回日期：2005一05—23 万方数据 一I五一 y—R，+兰÷ Qf (1) 式中：y为端电压；，为相电流；R为相绕组的电阻，
    ·68· 电力系统及其自动化学报 2006年2月 哕为相绕组的磁链。当排除了饱和和互感的影响， 彬(，，咿)+Ⅳ(9，口)≥妒J (5) SRM的相磁链是转子位置和相电流的函数，每一 由于SRM的双凸极结构，其磁场能量是变化 相的磁链可由线性方程(2)得到 的，因此产生转矩。由能量函数对转子位置的偏微 缈(口，J)=L(曰)J 将式(2)代人式(1)，则 y—RH筹警+筹髻 同时机械方程为 J警一r～n一知 (2) ㈤ (4) 式中：叫一d咿／出；只为负载转矩；厂为电机的摩擦 系数。 同时SRM可以用一个复合函数描述，函数只 取决于转子位置角毋和N相绕阻中电流矢量，一 (，。，，。，…，，。)‘。这个函数是磁共能彬(j，口)。同样， 函数Ⅳ(缈，口)随着Ⅳ相磁链矢量y一(9，，9。，…， 9。)‘和转子位置侈变化，也可以用来描述SRM。无 论磁链向量和电流相量如何变化，磁能和磁共能满 足不等式 分可获得电机转矩r为 r(哕l，…，哕。，口)一尝(缈1，…，缈。，汐) (6) 3 基于MATLAB的开关磁阻电机的仿真 模型 当SRM启动和低速运行时，为避免绕组电流 过大，须对相电流进行限制。本文采用的电流斩波 控制即是固定开通角和关断角不变，通过主开关器 件的多次开通和关断来将相电流限制在给定的上 下限之间，并由此来控制输出。图1给出了SRM非 线性仿真模型的组成框图[2]。图2给出了 PHASEl(A相)模型组成。它包括4个子模块，每 一个子模块都和一个特殊的MATLAB函数相关。 sRM非线性仿真模型 图1 NOnlinear simulatiOn mOdel fOr SRM Fig．1 图2 A相模型组成 Fig．2 Simulation of model for phase A ①SWITCH(开关模块)：决定功率变换器的开通角 以。、关断角‰和导通角吼。②pi／2模块(转子位置 模块)：每一相的电感以27【／N，为周期，因此把从机 械方程得到的转子位置角对27c／Ⅳ，取余，Ⅳ，为电 万方数据
    第18卷第1期 孙晓明等：基于MATLAB的开关磁阻电机非线性建模仿真 ·69· 机转子极数。⑧CURRENT(电流模块)：通过对 SRM的有限元研究，获得了它的磁化特性[3J，通过 4 仿真结果 在MATLB中编制m函数[4]，利用插值来近似得到 在电流斩波控制(CCC)方式下，用上述非线 任意瞬时的磁链／电流／位置之间的关系，模块根 性模型对SRM系统进行了仿真。其基本参数为：定 据转子位置角护和相磁链9，可以得到输出信号相 子极数为12，转子极数为10，定子相绕组电阻R— 电流，。④TORQUE(转矩模块)：该模块也是通过 o．072 Q，传动系统转动惯量t，一o．0013 kg·m2， 上述方法来得到任意瞬时的电流／转矩／位置之 系统黏性摩擦系数厂一O．0183 N·s／rad，直流供 间的关系，模块根据转子位置角口和电流值J计算 一相产生的转矩。 图3为由作者所编制的m函数得出的磁链、电 电电压U一36 V，开通角以。一O。，关断角以f一 10。，参考电流斩波限为20 A，滞环宽度为2 A。系 统空载启动，得到A相磁链、电流转矩的仿真波形 流和转子之间的关系图。图4为转矩、电流和转子 和磁阻电机转速、六相合成转矩的仿真曲线分别如 之间的关系图。 图5和图6所示。 以 以 以 以 以 o≥、帮褪 图3 磁链／电流／转子位置角关系图 Fig．3 ReIationship of flux linkage，current and rotOr position D事／I器耀 v，煺锄 一g N)、墩寺毒 1： 旱6 囊： 皂 图4 转矩／电流／转子位置角关系图 Fig．4 ReIatio粥hip of torque，current and rOtor pOsitiOn 当A相仿真模型运行的时候，首先输入单脉 冲参考电流，参考电流和实际电流经过开关模块主 要是进行一个主开关器件的通断来实现电流斩波 控制，接着通过方程式(3)来计算磁链，由磁链和 f，s 图5 A相磁链、电流、转矩仿真波形 Fig．5 Flux Hnkage，current and torque 0f phase A obtained by simulatiOn 宴l 200 拿 900 0．182 墓盈 O．178 f，s藜豳豳o·5—百南F——石菇r——可矿 O．186 同步得到的转子位置角(由pi／2模块得到)通过电 5 结语 流模块得到相电流，最后由相电流和同步的转子位 置角通过转矩模块得到相转矩。其它相的运行情况 也是如此。从仿真的总框图1上可以看到六相合成 转矩后通过机械方程(4)的计算得到角速度∞，也 就得到了实际转速和位置角(同时位置角反馈给前 面的模块)。 万方数据 仿真计算表明，本文所讨论的SRM的非线性 数学模型较为准确、简便、实用。利用该模型可以对 电动机的电流、转矩、转速进行仿真计算，仿真结果 可以为SRM控制系统的优化设计、优化控制、系统 调试等提供参考。
    ·70· 电力系统及其自动化学报 2006年2月 参考文献： [1]王宏华(wang Honghua)．开关型磁阻电动机调速控 制技术(Control Technology for Switched Reluctance Motor Drivers)[M]．北京：机械工业出版社(Beiiing： China Machine Press)，1999． zhang Ping)．基于SIMULINK的异步电机的建模与 仿真(Modeling and simulation of asynchronous motors based on SIMULINK)[J]．电力系统及其自 动化学报(Proceedings of the CSU—EPSA)，2003，15 (2)：71—73． [2] 刘金琨(Liu Jinkun)．先进PID控制及其MATLAB仿 作者简介： 真 (Advanced PID Control and MATLAB Simulation)[M]．北京：电子工业出版社(Beijing： Pub“shing House of Electronics Industy)，2002． [3] soares P，Branco P J．Simulation of a 6／4 switched reluctance motor based on】Ⅵatlab／Simulink environment[J]．IEEE Trans on Aerospace and 孙晓明(1981一)，男，硕士研究生，研究方向为开关磁阻电 机调速控制，配网自动化。Email：cannonsun@163．com 赵德安(1956一)，男，教授，博士生导师，研究方向为电机调 速控制，智能控制，机器人研究。Email：zda228@sina。com 李瑶(1979一)，男，硕士研究生，研究方向为嵌入式系统 与现场总线技术在电力系统中的应用。Email：liyao@sohu． Electronic Systems，2001，37(3)：989—1008． Com [4] 顾德英，季正东，张平(Gu Deying，Ji zhengdong， 母分芭撇弓曾8雷电雷8雷雹雷电雷e雷辱雷电雷8雷尊分8雷雹雷邑雷昌窖8岔8分8雷苜分8雷电雷8雷电雷电曾8雷8分县分8雷电Ges邑雷8雷8分8雷电雷寻分8雷昌雷8雷8雷8S电雷电G8§i电雷 (上接第47页) 口 ] Wang Chengshan，Wang Saiyi．The automatic routing EPSA)，2001，13(3)：10一12，42． system of urban mid—voltage distribution network [10] 左飞，周家启(zuo Fei，zhou Jiaqi)．TS算法在配电 based on spatial GIS：Proceedings of IEEE Internat— 网络重构中的应用(Application of tabu search ional Confe始nce on Power System Technology[C]． algorithm in distribution network reconfiguration) Singapore：2004：21—24． [J]．电力系统及其自动化学报(Proceedings of the 豳 ] 王凌(Wang Ling)．智能优化算法及其应用(Intellig— CSU—EPSA)，2004，16(1)：66—69． ent 0ptimization Algorithms and Its Applications) [1 1] Kundur P．Power System Stability and Control [M]．北京：清华大学出版社(Beijing：Tsinghua [M]．NewYork：McGraw—Hill Inc，1994． University Press)，2001． 凹 ] 顾洁，陈章潮，张林(Gu Jie，Chen Zhangchao，Zhang 作者简介： Lin)．基于遗传算法的无功优化模型研究(Study on 牛 伟(1980一)，男，硕士研究生，研究方向为电力系统稳 the model of reactive power optimization based on 定性控制。Email：superniuwei@hotmail．com genetic algorithms in electric power systems)[J]．电 房大中(1947一)，男，博士，教授，博士生导师，研究方向为 力系统及其自动化学报(Proceedings of the CSU— 电力系统稳定性分析与控制。Email：dzfang@eyou．com 万方数据
    基于MATLAB的开关磁阻电机非线性建模仿真 作者： 孙晓明， 赵德安， 李瑶， 单正娅， SUN Xiao-ming， ZHAO De-an， LI Yao， SHAN 作者单位： 刊名： Zheng-ya 江苏大学电气信息工程学院,镇江,212013 电力系统及其自动化学报 英文刊名： PROCEEDINGS OF THE CSU-EPSA 年，卷(期)： 2006,18(1) 9次 被引用次数： 参考文献(4条) 1.王宏华 开关型磁阻电动机调速控制技术 1999 2.刘金琨 先进PID控制及其MATLAB仿真 2002 3.Soares P.Branco P J Simulation of a 6/4 switched reluctance motor based on Matlab/Simulink environment[外文期刊] 2001(03) 4.顾德英.季正东.张平 基于SIMULINK的异步电机的建模与仿真[期刊论文]-电力系统及其自动化学报 2003(02) 本文读者也读过(10条) 1. 开关磁阻电机MATLAB仿真模型研究[期刊论文]-江汉大学学报（自然科学版）2009,37(3) 2. 蔡绍.刘闯.CAI Shao.LIU Chuan 基于MATLAB的开关磁阻电机的建模与仿真[期刊论文]-重庆科技学院学报（自 然科学版）2009,11(5) 3. 纪志成.薛花.JI Zhi-cheng.Xue Hua 基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模研究[期刊论文]-系统仿真 学报2005,17(4) 4. 陈东锁.熊光煜.CHEN Dong-suo.XIONG Guang-yu 基于MATLAB/SIMULINK的开关磁阻电机的动态仿真模型[期刊论 文]-哈尔滨理工大学学报2005,10(3) 5. 陈琼忠.孟光.莫雨峰.CHEN Qiong-zhong.MENG Guang.MO Yu-feng 开关磁阻电机的精确转矩解析模型及基于 Dymola的动态仿真[期刊论文]-电机与控制应用2008,35(10) 6. 杨涛.薛小军.韦力.Yang Tao.Xue Xiaojun.Wei Li 基于MATLAB的开关磁阻电机非线性模型仿真研究[期刊论文 ]-电子科技2007(6) 7. 马庆庆.上官璇峰.MA Qing-qing.SHANGGUAN Xuan-fen 基于Magnet的直线开关磁阻电机仿真研究[期刊论文]-微 电机2010,43(4) 8. 朱博 基于逆系统方法的开关磁阻电机非线性控制策略研究[学位论文]2007 9. 李晓艳.王旭东.周永勤.薛玲.李洪波.LI Xiao-yan.WANG Xu-dong.ZHOU Yong-qin.XUE Ling.LI Hong-bo 12/8极开关磁阻电机非线性建模与动态仿真[期刊论文]-电机与控制学报2005,9(4) 10. 张磊.张奕黄.Zhang Lei.Zhang Yihuang 基于Matlab的开关磁阻电机电动/发电系统的非线性建模与仿真[期刊 论文]-电气技术2007(7) 引证文献(9条) 1.陈静.滑文山.李军伟 基于复合模糊控制器的开关磁阻电机控制系统研究[期刊论文]-农业装备与车辆工程 2013(2) 2.于春丽.冯敏亮 基于Simulink两相无位置传感器SRM的仿真分析[期刊论文]-合肥学院学报：自然科学版 2011(3) 3.陶瑞莲.周昱英.张志宏 基于dSPACE的开关磁阻电机模糊控制系统[期刊论文]-通信电源技术 2007(5) 4.李玉巍.全星慧 开关磁阻电动机调速系统仿真分析[期刊论文]-微特电机 2009(11) 5.王洪诚.陈刚.王钰涵.沈霞 基于线性模型的开关磁阻电机控制系统[期刊论文]-兵工自动化 2012(6)
    6.开关磁阻电机MATLAB仿真模型研究[期刊论文]-江汉大学学报（自然科学版） 2009(3) 7.孙晓明 发动机怠速脉动开关磁阻电机主动阻尼控制[期刊论文]-电力系统及其自动化学报 2009(3) 8.张海军.高瑞贞.张京军.王利利 开关磁阻电机非线性计算及动态系统仿真研究[期刊论文]-电气传动 2008(8) 9.曾喆昭.肖强英.朱静涛 开关磁阻电机模糊神经网络PID转速控制[期刊论文]-电力系统及其自动化学报 2011(3) 本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_dlxtjqzdhxb200601015.aspx
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    课程资源

    共收录17145份资料，累计13个分类，关注成员有19位，主要包括：PHP,网络管理,网页制作,Java,.Net,数据库,3G/移动开发,C/C++,游戏开发,嵌入式,讲义,软件测试,专业指导

    热门标签

    PHP 网络管理 网页制作 Java .Net 数据库 3G/移动开发 C/C++ 游戏开发 嵌入式 讲义 软件测试 专业指导

    最新资料