六相感應(yīng)電機建模與仿真

1、六相感應(yīng)電機建模與仿真在之前的船舶電力推進系統(tǒng)中， 推進電機基本上都是三相的， 像船舶電推中這樣需要大功率、 大電流的領(lǐng)域， 三相調(diào)速系統(tǒng)的 應(yīng)用具有一定的局限性 1 。六相系統(tǒng)較三相系統(tǒng)有以下幾個優(yōu) 勢2-3 ：1）低壓大功率。由于相數(shù)的增多，假設(shè)電機相電壓不變， 六相電機功率要遠大于三相電機。2）冗余性比較好。當六相感應(yīng)電機的一相或者多相出現(xiàn)故 障的時候，系統(tǒng)仍然可以繼續(xù)工作。3）轉(zhuǎn)矩脈動小。六相感應(yīng)電機空間諧波的次數(shù)提高，而且 幅值較小，這樣會使電機的轉(zhuǎn)矩脈動減小，調(diào)高系統(tǒng)的動態(tài)、靜 態(tài)性能。1 六相感應(yīng)電機數(shù)學建模 六相感應(yīng)電機內(nèi)部有很多變量例如電壓、電流、磁鏈等，這 些量之間是相互耦

2、合的， 很難通過單獨控制一個量直接控制轉(zhuǎn)矩 或者轉(zhuǎn)速，經(jīng)過對數(shù)學模型的分析，通過合適的空間變換，多相 電機可以等效為一個兩相電機和一些非機電能量轉(zhuǎn)換的部分 4 式（1）即為六相諧波基變換矩陣 6 6T X。1.1 電壓方程經(jīng)過變換矩陣變換后得到解耦后的電壓。1) d-q 子空間的電壓方程：1.2 磁鏈方程在諧波基下只有 d-q 空間中的磁鏈， 定子磁鏈與轉(zhuǎn)子磁鏈發(fā) 生了交鏈，而在 12zz？、 12oo ？子空間中的定子磁鏈的與轉(zhuǎn)子 磁鏈并沒有發(fā)生交鏈， 定子磁鏈只與定子側(cè)的電流有關(guān)， 轉(zhuǎn)子磁 鏈只與轉(zhuǎn)子側(cè)的電流有關(guān)5 。d-q子空間在a 0坐標系下的磁 鏈方程如下：2 六相感應(yīng)電機仿真模型首

3、先在 Matlab/Simulink 中建立 a0 坐標系下的兩相電機的 仿真模型，然后建立六相感應(yīng)電機在12zz?子空間和12oo ?子空間的仿真模塊。最后，加入空間坐標變換模塊，具體包括六相 靜止坐標系通過空間矢量解耦到 3 個互相正交的子空間坐標系 的變換模塊， 以及 3 個子空間坐標系到六相靜止坐標系的變換模 塊。本文所建立的六相感應(yīng)電機是雙三相中性點連接的。 六相感 應(yīng)電機在 Simulink 下搭建的仿真模型如圖 1 所示。3 仿真分析與結(jié)論 為了驗證所搭建的六相感應(yīng)電機模型的可用性， 現(xiàn)對其進行仿真實驗， 采用直接起動方式， 直接給六相感應(yīng)電機加六相正弦 電壓，給定各相電壓有效值 220V，前0.3S空載啟動，在0.4S時 給定負載19N ,電機額定轉(zhuǎn)速1440r/m ,額定轉(zhuǎn)矩19N-m,額定 相電壓220V，額定電流5.5A，額定功率3kW。實驗所得波形如圖 3 所示由上面所仿真得出的波形可以看出， 直接啟動時， 電機大約 在 0.2S 達到額定轉(zhuǎn)速并保持穩(wěn)定，所觀測的定子磁鏈也在 0.2S 基本達到圓形。當 0.4S 時給定 30N 的負載，轉(zhuǎn)速立即響應(yīng)開始 下降，大約0.5