AC3 - 无传感器磁场定向控制感应电机驱动

本示例展示了无传感器磁场定向控制感应电机驱动在速度调节过程中的运行情况。

Souleman Njoya M., Louis-A. Dessaint (蒙特利尔高等技术学院)

描述

该电路使用了专业电力系统库中 AC3 模块的修改版本。它模拟了一个用于 200HP 交流电机的、带有制动斩波器的无传感器磁场定向控制感应电机驱动。电机速度基于 MRAS（模型参考自适应系统）技术 [1]，从端电压和电流估算得出。因此，不再需要速度传感器（AC3 中必需）。

感应电机由 PWM 电压源逆变器供电，该逆变器使用通用桥模块构建。速度控制环使用 PI 控制器为 FOC 控制器产生磁链和转矩参考值。FOC 控制器计算与磁链和转矩参考值相对应的三个参考电机线电流，然后使用三相电流调节器以这些电流为电机供电。

模块输出端提供电机电流、速度（参考值、实际值和估算值）以及转矩信号。

仿真

启动仿真。您可以在示波器上观察电机定子电流、转子速度、电磁转矩和直流母线电压。同时也会显示速度设定点和转矩设定点。

在时间 t = 0 s 时，速度设定点为 500 rpm。可以观察到速度精确地跟随加速斜坡。

在 t = 0.5 s 时，当电机速度仍在斜坡上升至其最终值时，将满载转矩施加到电机轴上。这迫使电磁转矩增加到用户定义的最大值（1200 N.m），然后在速度斜坡上升完成且电机达到 500 rpm 后稳定在 820 N.m。

在 t = 1 s 时，速度设定点更改为 0 rpm。即使在 t = 1.5 s 时机械负载突然反转（从 792 N.m 变为 -792 N.m），速度仍能精确地跟随减速斜坡下降至 0 rpm。不久之后，电机速度稳定在 0 rpm。

最后，请注意在整个仿真期间直流母线电压的调节效果良好。

说明

1. 电力系统已使用 2 us 的时间步长进行离散化。速度控制器使用 100 us 的采样时间，矢量控制器使用 20 us 的采样时间，以模拟微控制器控制设备。

2. 通过在图形用户界面的"模型详细级别"菜单中选择"平均值"，可以使用采用平均值逆变器的简化模型。此时，时间步长可以增加到 40 us。这可以通过在工作区中输入 ‘Ts = 40e-6’，并将速度控制器采样时间更改为 120e-6，矢量控制器采样时间更改为 40e-6 来实现。另请参见 ac3_sensorless_simplified 模型。

参考文献

1. Bose, Bimal K., “Modern Power Electronics And AC Drives”, Prentice-Hall, Inc., Upper Saddle River, NJ 07458, 2002.

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