隨著我們對(duì)異步電機(jī)和同步電機(jī)有了初步的感性認(rèn)識(shí)，我們將從控制策略層面一層一層地觀察電機(jī)是如何被控制的。主要分為兩部分。部分是電機(jī)的開環(huán)控制，沒有任何反饋，電流環(huán)反饋，速度環(huán)反饋。第二部分是電機(jī)的閉環(huán)控制，包括電流環(huán)反饋和速度環(huán)反饋，特別是給電機(jī)一個(gè)指定的速度，看電機(jī)如何反應(yīng)，建立速度的過程。
需要以下工具和認(rèn)知：
1.Matlab軟件，最好是R2013a版本
2.Simulink仿真單元，需要熟悉各個(gè)功能塊。
3.了解SVPWM的機(jī)理和原理，尤其是各扇區(qū)和伏秒平衡。
4.對(duì)三相逆變器的初步認(rèn)知。
5.各種變換，包括帕克和克拉克變換和逆變換。
6.PI調(diào)整電流內(nèi)環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)，一般用空間狀態(tài)對(duì)小信號(hào)建模。
7.環(huán)路穩(wěn)定機(jī)制、幅頻特性和相頻特性等。
8.各種極點(diǎn)和零點(diǎn)的特性。左半平面極點(diǎn)、右半平面零點(diǎn)和初始極點(diǎn)等特征。
部分：開環(huán)控制
1.建立SVPWM模型，如下圖1所示。主要有四個(gè)子模型：
一、扇區(qū)判斷子模型
b、矢量動(dòng)作時(shí)間子模型
c、開關(guān)動(dòng)作時(shí)間子模型
D.PWM波形生成子模型。
從圖1可以看出，這個(gè)SVPWM模型的輸入是左上接口：abo靜態(tài)坐標(biāo)系的矢量，而最右邊的接口是輸出接口，是6個(gè)互補(bǔ)的PWM信號(hào)。
圖1 SVPWM模型
下圖是板塊判斷的子模型。為什么需要板塊判斷？因?yàn)镾VPWM有六個(gè)扇區(qū)，對(duì)于任何給定值，都需要確定這個(gè)值位于哪個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)以不同的順序控制三相逆變電路中的六個(gè)開關(guān)。從圖中可以看出，板塊判斷的子模型無非是簡單的邏輯運(yùn)算。
圖2扇區(qū)判斷子模型
圖3顯示了向量作用時(shí)間的子模型。判斷扇區(qū)后，需要用伏秒平衡來合成給定值。有許多合成機(jī)制，包括零矢量的選擇。
圖3矢量動(dòng)作時(shí)間子模型
圖4是開關(guān)動(dòng)作時(shí)間的子模型。如前所述，伏秒平衡的應(yīng)用。
圖4開關(guān)動(dòng)作時(shí)間子模型
圖5是PWM波形生成子模型。您可以在圖5的左上角看到三角波模式。這是載波，其頻率遠(yuǎn)高于給定頻率。圖5右側(cè)是PWM脈沖波的輸出接口，可以直接接三相逆變電路。
圖5 PWM波形產(chǎn)生子模型
好了，SVPWM模型建立后，我們需要驗(yàn)證它的功能是否正確。SVPWM模型的輸入接口由abo靜態(tài)坐標(biāo)系的矢量激勵(lì)，如下圖6所示。這里的激勵(lì)信號(hào)是ab兩個(gè)矢量信號(hào)。A和B矢量相差90 ,幅度相同，如圖7所示。SVPWM模型的輸出信號(hào)如下圖8所示。從圖8可以看出，在存在外部激勵(lì)信號(hào)的情況下，SVPMW模型的功能是正確的。
圖6: SVPWM輸入激勵(lì)源
圖7 abo電壓矢量激勵(lì)信號(hào)
圖8 PWM上橋臂輸出信號(hào)
好的，我們走吧。接下來，應(yīng)該構(gòu)建整個(gè)開環(huán)工作電路。其中，SimpowerSystems所需的所有功能如圖9所示。主要由SVPWM模型、母線電壓源、通用三相逆變橋和模擬負(fù)載組成。
圖9開環(huán)工作電路
A.將RL模擬負(fù)載的參數(shù)設(shè)置為4歐姆和4mH，并運(yùn)行模擬。結(jié)果如下：
圖10 abc三相輸出電流(4歐姆，4mH)
圖11 VAB、Vbc和Vac (4歐姆，4mH)的輸出相電壓波形
B.將RL參數(shù)更改為4 ohms和0.4mH，則仿真波形如下：
圖12 abc三相輸出電流(4歐姆，0.4毫安時(shí))
圖13 VAB、Vbc和Vac (4歐姆，0.4毫伏)的輸出相電壓波形
c、進(jìn)一步降低電感參數(shù)至0.1mH，保持電阻參數(shù)不變，則仿真波形如下：
圖14 abc三相輸出電流(4歐姆，0.1毫安時(shí))
圖15 VAB、Vbc和Vac (4 o)的輸出相電壓波形
D.某品牌驅(qū)動(dòng)器的實(shí)測電流波形如下圖16所示?？梢钥闯?，圖14非常類似于圖16。
圖16某品牌UVW三相輸出電流波形
第二部分：閉環(huán)控制
閉環(huán)控制電路如圖17所示，這是最基本的矢量控制算法。
圖17閉環(huán)控制電路
點(diǎn)擊電機(jī)的啟動(dòng)按鈕，得到電機(jī)的速度響應(yīng)圖，如圖18所示：
圖18電機(jī)速度到達(dá)
接下來，讓我們進(jìn)一步放大圖18，尤其是三個(gè)指標(biāo)：
1、建立時(shí)間，即速度環(huán)的對(duì)應(yīng)時(shí)間。
2.速度過調(diào)量
3.穩(wěn)態(tài)速度波動(dòng)
分別如下圖19和圖20所示。
圖19速度設(shè)置時(shí)間
圖20
