1、4 結語在 1200kW 以下電動機的保護電路中 , 采用 F -C 真空接觸器取代斷路器的方法效果更優 , 但是 對電動機的保護整定和配合比較繁瑣 。 本文給出了 主要保護的整定計算方法 , 并用 3條曲線分析了保 護的配合方法 。 實驗結果證明 , 該方法實用有效 。參考文獻 :1 杜志勇 . 低廠變保護整定計算和開關配置情況分析J.繼電器 ,2005,33(21 :2731.2 王維儉 . 電氣主設備繼電保護原理與應用 M .北京 :中國電力出版社 ,2002.3 李宏任 . 實用繼電保護 M .北京 :機械工業出版社 , 2002.4 劉介才 . 工廠供電 M .北京 :機械工業出版社

2、 ,2005. 5 竇乘果 , 彭 鵬 , 趙夢華 , 等 . 微機式反時限過電流保 護整定配合的輔助計算軟件 J.電力自動化設備 , 1998(4 :911,29.6 沈興元 . 高壓真空接觸器 -高壓限流熔斷器組合電器 在發電廠中的應用 J.電力設備 ,2006(2 :7679. 第 7期 2009年 7月工 礦 自 動 化Industry and Mine AutomationNo. 7 J ul. 2009文章編號 :1671-251X (2009 07-0066-04基于 Matlab /Simulink 的異步電動機轉差頻率 矢量控制系統仿真研究王建華 1,2, 何鳳有 1(1.

3、中國礦業大學信電學院 , 江蘇 徐州 221008; 2. 221140 摘要 :,上 , 結合 Matlab/Simulink , 同時給出了仿真模型 的具體參數 , 并進行了仿真實驗 、 控制精度高 , 用于異步電動機調速系統中 具有良好的動 、關鍵詞 :; ; 矢量控制 ; Matlab ; Simulink 中圖分類號 2; TM343 文獻標識碼 :A0 引言電動機調速是電動機應用系統中的關鍵環節 。 在 19世紀 , 高性能的可調速傳動控制大多采用直流 電動機 。 但直流電動機在結構上存在難以克服的固 有缺點 , 即存在電刷和機械換向器 , 使得直流電動機 事故率高 , 維修工作量

4、大 , 容量受到換向條件的制 約 。 而交流電動機結構簡單 , 造價低 , 堅固耐用 , 事 故率低 , 容易維護 , 因此 ,20世紀 80年代以后 , 交流 調速技術開始迅速發展 , 并陸續出現了一些先進可 靠的 交 流 調 速 技 術 :首 先 是 變 壓 變 頻 調 速 系 統 (VVV F , 后來出現了轉差頻率矢量控制 、 無速度傳 感器矢量控制和直接轉矩控制 (D TC 等 。 其中 , 轉收稿日期 :2009-02-27作者簡介 :王建華 (1981- , 男 , 講師 , 中國礦業大學在讀碩士研 究生 , 研究方向為電力電子與電力傳動。 E 2mail :wjh0511301

5、63. com 差頻率矢量控制系統結構簡單且易于實現 , 控制精 度高 , 具有良好的控制性能 , 因此 , 早期的矢量控制 通用變頻器基本上采用基于轉差頻率控制的矢量控 制方式 。基于此 , 本文在 Matlab/Simulink 環境下 對轉差頻率矢量控制系統進行了仿真研究 。1 轉差頻率矢量控制概述調速系統的動態性能主要取決于其對轉矩的控 制能力 。 由于直流電動機的轉矩與電流成正比關 系 , 控制電流即可控制轉矩 , 較易實現 , 而交流異步 電動機的轉矩控制比直流電動機要復雜 。 轉差頻率 矢量控制的目標就是將交流電動機復雜的轉矩控制 模型轉化為類似直流電動機的簡單轉矩控制模型 。

6、異步電動機的基本方程式為i 1t =L m rM (1s =Tr ri 1t (2 i 1m =L mr(3T e =n PL ri 1t r (4 式中 :i 1t 、 i 1m 分別為定子電流的轉矩分量和勵磁分量 ; L m 、 L r 分別為定 、 轉子自感 ; r 為轉子總磁鏈 ; s 為轉差角頻率 ; T r 為轉子時間常數 ; T e 為電磁轉矩 ; n P 為異步電動機的磁極對數 ; P 為微分算子 ; L 1m 為定子繞組漏感 。任何電氣傳動控制系統均服從以下基本運動方程 :T e -T L =n P t( 式中 :T L ;的轉動慣量 。由式 (5 , 主要是控制轉速的變化率

7、d t。顯然 , 通過控制 T e 就能控制d t, 因此 , 調速系統的動態特性取決于其對T e 的控制能力 。電動機穩態運行時 , 轉差率 s 很小 , 因此 , s 也很小 , 轉矩的近似表達式為T e K m 2mR 2(6 式中 :K m 為電動機的結構常數 ; m 為氣隙磁通 ; R 2為折算到定子邊的轉子電阻 。只要能夠保持 m 不變 , 異步電動機的轉速就與 s 近似成正比 , 即控制 s 就能控制 T e , 也就能控制d t, 與直流電動機通過控制電流即可控制轉矩類似 。2 轉差頻率矢量控制系統交流異步電動機轉差頻率矢量控制系統的結構如圖 1所示 。 該系統的主要特點 :(

8、1 主電路采用 SPWM 電壓型逆變器 , 開關器件采用 IG B T , 這是通用變頻器常用的方案 ; (2 轉速采用轉差頻率矢量控制 , 即1=+s 。 在轉速變換過程中 , 異步電動機的定子電流頻率始終跟隨轉子的實際轉速而同步升降 , 從而使轉速調節更加平滑 。根據式 (1 (4 和圖 1可知 , 在保持 r 恒定的條件下 , 電動機的 T e 由 i 1t 控制 , 而 s 由 i 1t 計算 ,r 也可通過 i 1m 計算 。 轉速可通過 PI 調節器調節 ,、 - ;i 1m ; ; s ;、 +;u u 1t 分別為定子電壓的轉矩分量和勵磁分量1 交流異步電動機轉差頻率矢量控制系

9、統的結構圖 輸出 i 1t , 然后計算得到 s 。 即 :s =Tr i 1m(7 3 轉差頻率矢量控制系統仿真3. 1 仿真條件轉子磁鏈模型的計算參數設置 :異步電動機為 380V 、 50Hz 二對極 (n P =2 , 定子繞組電阻 R s = 0. 435, L 1m =0. 002m H , 轉 子 繞 組 電 阻 R r = 0. 816, 轉 子 繞 組 漏 感 L 1r =0. 002m H , L m = 0. 069m H , J =0. 19kg m 2, 逆變器直流電源為 510V , 定子繞組自感 L s =L m +L 1m =0. 071m H , L r =0

10、. 071m H , 漏磁系數為 0. 056, T r =0. 087。 3. 2 仿真模型異步電動機轉差頻率矢量控制系統的仿真模型 如圖 2所示 , 需要設置電動機參數 、 變流橋參數 、 轉 換器 U sm 、 U st 公式和轉差公式等 。 該系統的控制部分由給定 PI 調節器 、 函數運 算 、 兩相 /三相坐標變換 、 PWM 脈沖發生器等環節 組成 。 其中 , G1、 G2、 G3、 G4、 G5、 G6的放大倍數分 別為 35、 0. 15、 0. 0076、 2、 9. 55、 9. 55。仿真定轉速為 1400r/min 時的空載啟動過程 , 在啟動后 0. 45s 時加

11、載 T 1=65N m 。 該系統較 復雜 , 容易出現收斂問題 , 經試用各種計算方法 , 最 終選用固定步長算法 ode5, 步長取 e -5。3. 3 仿真結果仿真結果如圖 312所示 。圖 36反映了電 動機在啟動和加載過程中的轉速 、 電流 、 電磁轉矩和 電壓的變化過程 , 在啟動中逆變器的輸出電壓 (線電 壓 逐步提高 , 轉速上升 , 但是電流基本保持不變 , 為 i sa =50A/=35A , 電動機以給定的最大電流啟 7 6 2009年第 7期 王建華等 :基于 Matlab/Simulink 的異步電動機轉差頻率矢量控制系統仿真研究 異步電動機轉差頻率矢量控制系統的仿真

12、模型圖動 。 在 0. 275s , 速 稍 有 超 調 , 然 后 穩 定 在1400r/mim , 電流也下降為空載電流 , 逆變器輸出電壓也減小了 。 電動機在加載后 , 電流和電壓迅速上升 , 電動機轉矩也隨之增加 , 轉速在略經調整后恢復不變 。 圖 811反映了各控制模塊輸出信號波形的變化 , 經 2r/3s 變換后的三相調制信號的幅值和頻率在調節過程逐步增加 , 且轉速隨之逐步升高 , 信號幅值的提高保證了電動機電流在啟動過程中保持不變 。 圖 7和圖 12分別反映了電動機在啟動過程中定子繞組產生的旋轉磁場和電動機的轉矩 -轉速特性 。 電動機在零狀態啟動時 , 電動機磁場有一個

13、建立過程 , 在建立過程中磁場變化是不規則的 , 這也引起了轉矩的大幅度變化 , 在 0. 2s 后磁場呈規則的圓形 ; 改變勵磁的給定值 i m , 圓形旋轉磁場的半徑也有變化 。 電動機的轉矩 -轉速特性反映了通過矢量控制使電動機保持了恒轉矩啟動 , 并且改變了ASR 的輸出限幅 i 3t , 最大轉矩可以調節 。圖 3 電動機在啟動和加載過程中的轉速響應曲線圖 4 電動機在啟動和加載過程中的定子 A 相 電流響應波形圖 5 電動機在啟動和加載過程中的電磁轉矩給定曲線圖 6 電動機在啟動和加載過程中的 輸入三相線電壓有效值曲線圖 7 電動機在啟動過程中的定子磁鏈軌跡圖圖 8 SPWM 的三

14、相調制信號波形86 工礦自動化 2009年 7月 圖 9 轉子角度圖圖 10 計算得到的轉差頻率給定圖圖 11 逆變器調制頻率圖4 結語本文根據轉差頻率矢量控制的基本概念和系統原理圖 , 建立了交流異步電動機轉差頻率矢量控制系統的仿真模型 , 并進行了仿真實驗 。為了減少仿真需要的時間 , 仿真中減小了電動機的轉動慣量 , 但圖 12 電動機在啟動過程中的轉矩 -轉速特性曲線 是過小的轉動慣量容易使系統發生振蕩 , 可通過調 節參數來觀察參數變化對系統的影響 。 仿真結果表 明 , 轉差頻率矢量控制系統具有良好的控制性能 。 參考文獻 :1 洪乃剛 . 電力電子和電力拖動控制系統的 Matla

15、b 仿真 M .北京 :機械工業出版社 ,2006.2 李永東 . 交流電動機數字控制系統 M .北京 :機械 工業出版社 ,2002.3 陳伯時 . 電力拖動自動控制系統 M .北京 :機械工業 出版社 ,2003.4 王麗敏 , 王德明 . 無速度傳感器轉差頻率控制系統的研 究 J.電工技術學報 ,2000,15(2 :7072.5 徐 靜 , 阮 毅 , 陳伯時 . 異步電動機按定子磁場定向 的轉差頻率控制 J.電動機與控制學報 ,2003,7(1 : 14. 第 7期 2009年 7月工 礦 自 動 化Industry and Mine AutomationNo. 7 J ul. 2009文章編號 :1671-251X (2009 07-0069-03基于排隊論的 CAN 總線語音通信系統建模分析 崔連成 1, 王滿意 2, 李彥瑋 2, 苗曙光 2, 杜存功 2(1. 龍口礦業集團 , 山東 龍口 265700; 2. 中國礦業大學信電學院 , 江蘇 徐州 221008 摘要 :文章利用排隊論的 M/M/1模型 , 對基于 CAN , 得出了語音 壓縮速率與 CAN 總線單節點信息產生速率的對應關系 ,傳輸平均時延 、 語音壓縮速率 、 CAN ,