psim永磁同步电动机矢量控制仿真
详细介绍了 如何用psim软件实现永磁电动机的矢量仿真Vol 16 No900系统仿真学报May 2004对永磁同步电机(PMSM)数学模型的电压方程式(4进行2.4SPWM模块abc/da坐标变换,可得dq坐标系下的电压方程式(8):正弦脉宽调制,它是以正弦波作为基准的调制波,三角0d=rid+pod-oo(8)波作为载波,当调制波与载波相交时,由他们的交点确定变4=rig+ peyd+oou频器开通的时间,从而产生等幅不等宽的脉冲波形。图8是其中SPWM变频器的控制回路,一组三相对称的正弦参考信号Og =lsig, Od=liia+OatUa、Ub、Ua与三角波参考信号U,相比较,作为三相桥臂6个功率开关元件的控制信号。式中:、口—d、q相定子磁链;a—转子磁场对定子的交链;、Ld、q相绕组申感。图5、图6中的U、U子模块的功能就是实现方程式(8),心子模块的底层结构如图5所示,U子模块的底层结构如图6所示。Kp1载波他号[Iq图8SPWM变频器控制回路图5U4子模块结构框图2.5速度控制模块速度控制模块的结构较为简单,如图9所示,输入:参考转速和实际转速的差值,输出:q相电流参考值lqrfq其中,Kp为P控制器中P(比例)的参数,KpT为P控制器中I(积分)的参数, Saturation饱和跟幅模块将输出的q相参考电流幅值限定在要求范围內。图6U子模块结构框图Ia ret23坐标变换模块坐标变换模块实现的是d旋转坐标系下的两相相电压x口Un、Ug向abc静止坐标系的三相电压Ua、Ub、U的等Kp/T效变换。与矢量控制模坎类似,d2abc模块实现的是dq两相向ab三相的变换,模块的底层结构嬗鹵7腙示,功由图9速度控制模块结构框图dq/abc电流变换方程式(9戾实现26电压逆变模块C。=Ucos6+ sine+Ucos(-120°)+Usin(-120°)+U电压逆变模块实现的是逆变器功能,输入为SPWM模U= U, cos(日+12°)+Usin(日+120°)+U块给出的逆变控制信号,输出为三相相电压。图10是电压逆变模块结构框图。该模块可采用中提供的通用逆变模块搭建,只需3对iT功率开关器件,反向并联续流二极管c根据SPWM模块给出的控制信号,控制6个开关器件顺序四导通和关断,从而产生三相相电压输出。2s0本本去J2PI/3图10电压逆变模块结构框图图7dq2abc模块结构框图C1994-2010chinaAcadcmicJOurnalElcctronicPublishingHousc.Allrightsrcscrved.http://www.cnki.nctVoL 16 No 5May 2004纪志成,等∶基于PSIM永磁同步电机矢量控制系统的仿真建模·901·3仿真结果组电感L=0.06H,转动惯量J=000179kgm2,额定转速1500rmin,极对数n=2。为了验证所设计的PMSM根据上述所建立的PMSM矢量控制系统的仿真模型,矢量控制系统仿真模型的静、动态性能,系统带负载T在PSIM6.0的仿真环境下进行了仿真,PMSM电机参数设Nm起动,得到系统转、转矩、d-q两相相电流仿真曲置为:电机功率p=500W,直流电压l=220V,定子相绕线如图114所示。组电阻R=432,定子d相绕组电感L=0027H,q相绕200013001200110015000010008v8006500003001.0000200400100t(s)t(3)图11转速响应曲线图12转矩响应曲线10016.001400-0504000.002005c01.00200300500t(s)图13d相电流波形图14q相电流波形由仿真滅形可以看出:在n=150 Or/in的参考转速下,性能威者模拟相同的实验糸件比较不同控制策喲的优劣,系统带负载启动响应快速且平稳,如两相电流波形较为理汋分析和设计永磁冋步电机控制系统提供了有效地手段和想,稳态运行时转速无静差。仿真结果证明了本文所提岀的工具,也为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思这种新型PMsⅥ仿真建模方法的有效性。路。结论参考文献:[I P Pillay, R Krishnan. Modeling, simulation, and analysis of本文在分析PMSM数学模型的基础上,提出了基于permanent-magnet motor drives, Part 2: The permanent-magnetPSIM的PMSM控制系统仿真模型。该控制系统采用速度环synchronous motor drive [] IEEE Trans. on Industry ApplicationsPⅠ控制和电流环矢量控制的双闭环控制方法并在1989,25(2):265-273[21 Pragasan Pillay, R Krishnan. Modeling of permanent magnet motorPSIM60 SIMCAD环境下对该控制系统进行了设计与仿真。drives[J]. IEEE Trans on Industry Electronics, 1988. 35(4): 537-541仿真结果表明:波形符合理论分析,系统能平稳运行,具有③CiP. Zhu jG.IaQ,P,ctal. Simulation of nonlinear switche较好的静、动态特性。采用该PMSM仿真模型,可以十分eluctance motor drives with PSIM[C]. Proceedings of Electrica便捷地实现、验证控制算法,只需对部分功能模块迸行替换Machines and Systems, 2001, 2: 1061-10644]纪志成薛花沈艳霞.永磁同步电机调速系统的樸糊PⅠ智能控制或修改,就可实现控制策珞的改换或改进,不仅可以节省控新方法[电工技术学报,2003,18(6:53-58制方案的设计周期,快速验证所设计的控制算法,更可以充「5Y. SJeon, H.S. Mok,G, H. Choe,cta. a new simulation model of分利用计算机仿真的优越性,通过修改系统参变量或人为加PMSM motor with rcal back EMF wavcform[C]. Procccding from入不同扰动因素来考察不同实验条件下电机系统的动、静态Computers in Power Electronics, 2000, 16-18: 217-220C1994-2010chinaAcadcmicJOurnalElcctronicPublishingHousc.Allrightsrcscrved.http://www.cnki.nct
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digsilent是个很好用的电力系统的仿真软件，所以学习好这个软件对自己的学习和工作有很大的帮助。此文档就是大概的介绍digsilent这个软件，适合初学者SILENTDIgSILEnT软件PowerFactory软件发展历程1985年:第一套商业版分析软件开发成功1995年: DIySILENT10.31版软件正式发布1998F: DIgSILENT Power Factory 11.02000-f: DigSILENT PowcrFactory 12.02003-f: DIgSILENT Power Factory 13.02005年:推出 Station ware软件2008F: DIgSILENT Power Factory 14.0目前已经在一百多个囯家得到使用,已售出的软件超过4500套色三一电力科学研究院5www.digsilent.dehttp://www.diasilent.de/support/中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE3SILENTPowerFactory软件的特点丰富的元件库( Equipment Type library);包括详细的系统元件模型如架空线、电缆、变压器、SVC、电流源和电压源等等,以及控制器模型如发电机调压器、调遠器和PSS等等面向程序化过裎的编程语言DPL,能够实现多种静态仿真分析功能,如乜压稳定性、PV/QV敏感性分析等。面向连续运行过程的仿真语言DSL,用于实现暂态稳定性分析过程中系统元件的控制。含多种电力电子元件,如SVC、TCSC等,这些元件都可以利用DSL定义相应的控制模型。中国电力科学研究院PowerFactory软件的特点数据管理方式数据库和数据管理器:分级的面向对象的数据,该教据库以Project为单位对数据进行存储,包含计算分析所需要的电网元件信息、图形信息以及计算设置提供电力系统运行、规划方案信急管理功能:允许用户在电网基础信息的基础上进行某些数据的修改并分别进行保存,如设计不同的护建方案,分析系统不同的运行方式等等完全图形化的操作模式软件由 Data manager和( raphic图形窗口两个工作页面组成,用户可以直接在图形窗口绘制电网、录入和修改电网数据,也可以在 Data manager页面中进行数据的录入和修改中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTESILENTPowerFactory软件的特点虚拟表计技术的应用窗口的概念,用于显示通过DP或暂态分析过程中的各变量的归线和波形,用户可以根据自己的需要来定义变量。数据兼容性提供用于与SC∧D八/(S进行数据交换的数据交换语言DOIF可以通过Excl进行数据的输入和输出〉与PSSE/E和PSS/U等电力系统仿真软件的数据进行转换。中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEPowerFactory软件的主要功能潮流计算描述复杂的单相和三相AC系统及各种交直流渑合系统。潮流求解过程提供了3种方法以供选择:经典的牛顿拉夫逊算法、牛顿一拉夫逊电流迭代法和线性方程法(直接将所有模型作线性化处聖)。提供变电站控制、网络控訇、变压器分接头调整控以及多和远程控制模式故障分析支持几乎所有的故障类型(包括复故障分析)。谐波分析可以模拟各种谐波电流源和电压源,并提供计及集肤效应和内在自感的与颇牽相关的元件模型。中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE5SILENTPowerFactory软件的主要功能稳定性分析能够实现机电暂态和电磁暂态的仿真汁算,能够仿真电力系统几乎所有类型的故障,仿真分析的结果能够通过虚拟表计来绘制成曲线图可靠性分析将系统充裕性和安全性进行了综合考虑,主要包括三个方面预想事故分祈、发电可靠性佔计和网络可靠性估计。保护它包含了许多额外的原件如CT、ⅥT、继它器等。所有这些保护元件在静态、晢态情况下都能够使用。在所有可能的仿真模式如潮流分析、故障分析、机电暂态和电磁暂态等情况下这些保护元件都能够响应。中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEPowerFactory软件的主要功能最优潮流最优湖流计算是对基本潮流计算的有效补充。最优潮流计算主要采用内点法,并提供了多种约束条件和控制手段,其考虑的目标函数主要有最小网损、最小燃料赀用、最大利润及最小区域交涣潮流配网优化能够实现电容器选址优化、解环点优化以及电缆补强优化三种优化功能。低压网络分析根据连接到某一线路上的用户数量来定义负荷、考虑负荷的多样性、在进行潮流计算时考虑负荷多样性并计算电压最大跌落值和最大支路流、自动进行电缆补强、电压跌落和电缆负载卒分祈等。中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE6SILENTPowerFactory软件划分配网包二业用户包输电网包风电应标准版专业版标准版专业版标准版专业版标准包用包剛流计算女障分析最优潮流保护「诸波机电暂态电磁暂态低压网终分析配网优化靠性分析中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEPowerFactory在风电领域的独特性风电机组模型基于双馈感应发电机的变速风机基于变频器控制同步发电机(CDSG)的变速风机基于普通感应发电机的恒速风机·风电机组控制风电机组叶片机械特性模拟桨距角控制发电机保护和转子短路保护器(Crow-bar)建模变频器控制建模中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE7Power Factor y软件界面介绍中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE基本概念·用户在 PowerFactory中所进行的所有数据录入、设置和修改信息都自动存储在 Database中(即安装目录下的DB文件),用户无需自定义存储路径。所搭建网络能够以图形的形式显示录入数据的方法在图形用户界面录在 data manager中录入中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE8SILENTDAtabase的主要结构Global Library:软件内置的元件Library库,含电力系统相关的所有标准元件类型,如发电机、线路、变压器以及相关控制器的元件类型等等。只有管理员能够进行修改。ProjectLocal Library:User3在当前Library的 Project中自定义的元件库,User3能够进行修改。中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTEa1x的m③6“s“a“AaMPowerFactory Database连de1F他mao0612106k计ate FolderET Induct006-12!o82Am时世EOr Driven Mac黑 tor Draventro st adand Iode10-30 10: LAbatnintrateranrfonmeEs. rm EtatienFare软件内置元件库Castable r分 tea ttrslielm卿bxe;模型及算例a I2E Exuele Std 192-19312553 metre basebar自定义用户名9SILENTroject的概念Project一项目包含项目分析计算所需的所有数据◆电网数据和网络拓扑结构负荷数据、发电厂相关数据系统运行方式◆仿真事件和语句仿真分析结果中国电力科学研究院CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE功能图标区室是画=x图山×g团w出回的A国日工已激活的 Project区哇白60Data Manager由团鱼8绘图区数据管理窗①①围厂多t()=A+·Mue4M凸结果输出窗10
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