",第33卷第8期",2010年8月 自然科学版)
JOURNALOFHEFEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGY 合肥工业大学学报(
Vol.33No.8",Aug.2010",
Doi:10.3969/j.issn.1003",5060.2010.08.014
基于LabVIEW的三相异步电动机动态过程仿真 程良燕
(合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥",230009)
摘",要:文章利用三相异步电动机在二相静止坐标系",、",下的数学模型,建立了基于LabVIEW的三相异步电动机的动态仿真模型,并进行了实例仿真。仿真结果表明,采用该动态模型可以客观、准确、方便地获得三相异步电动机的各项性能指标,可用于对三相异步电动机的各项研究中。关键词:三相异步电动机;动态模型;计算机仿真
中图分类号:TP273",4??文献标志码:A??文章编号:1003",5060(2010)08",1179",03 Dynamicprocesssimulationofthree",phase asynchronousmotorbasedonLabVIEW CHENGLiang",yan
(SchoolofElectricEngineeringandAutomation,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)
Abstract:Thedynamicsimulationmodelofthree",phaseasynchronousmotorisestablishedonthebasisofLabVIEWbythestaticcoordinatesystemwithtwophases",and",.Simulationofanexampleisalsoconducted.Simulationresultsshowthattheperformanceindexesofthree",phaseasynchronousmotorcanbeobtainedobjectively,accuratelyandeasilybythedynamicmodel,whichcanbeusedinvariousstudiesofthree",phaseasynchronousmotor.
Keywords:three",phaseasynchronousmotor;dynamicmodel;computersimulation??三相异步电动机是一个高阶次、非线性、强耦合的多变量系统,近年来,许多文献都利用Mat",lab中的Simulink已有运算模块或S函数或状态空间模块或ODE工具组来对异步电动机进行仿真研究[1-4]。本文根据三相异步电动机的微分方程进行拉氏变换,利用LabVIEW中的传递函数VI(虚拟仪器)对三相异步电动机动态模型进行仿真研究。仿真结果与三相异步电动机的实际运行情况相符。 PLmi",Lmi",1+(R2+PL2)i",L2i",2=01+ 2+ PLmi",1- Lmi",1+(R2+PL2)i",2- L2i",2=0 (3)(4)
电机转子磁链与电流的关系为: !",2=L2i",2+Lmi",1!",2=L2i",2+Lmi",1 电机的电磁转矩为: Te=NP
运动方程为: Te-Tl= NPdt (7) Lm
(i",1!",2-i",1!",2)L2 (6)(5)
1",异步电动机数学模型
根据交流电机理论[5],三相鼠笼式异步电动机在静止两相坐标系上的电压方程为: u",1=(R1+PL1)i",1+PLmi",2u",1=(R1+PL1)i",1+PLmi",2 ?? (1)(2)
??将(1)~(7)式进行拉氏变换,推导可得: i",1(s)=G1(s)[u",1(s)+A!",2(s)+B (s)!",2(s)] (8)
i",1(s)=G1(s)[u",1(s)+A!",2(s)-B (s)!",2(s)](9) 收稿日期:2009",07",27;修回日期:2009",10",22
作者简介:程良燕(1984-),女,安徽怀宁人,合肥工业大学硕士生. 1180
!",2(s)=G2(s)[- (s)!",2(s)+ ??
合肥工业大学学报(自然科学版) (10)(11)(12)(13) 第33卷",
LR2
i(s)]L2",1
在仿真时,只要在前面板中输入三相异步电动机相应的实际参数,并对仿真参数进行设置,通过仿真运行,便可在前面板的虚拟示波器中观察仿真结果。 LmR2
!",2(s)=G2(s)[ (s)!",i(s)]2(s)+L2",1Te(s)=NP Lm
[i",1(s)!",2(s)-i",1(s)!",2(s)L2 P
(s)=[Te(s)-Tl(s)] sJ
3",实例仿真
选用的异步电动机技术参数
为:R1=4",5#,R2=2",5#;L1=0",545H,L2=0",542H,Lm=0",51H,J=0",025kg",m;NP=2;三相交流电源模块输出幅值为311V、互差为120 的正弦电压uA、uB及uC。仿真初始时间为0s,结束时间为1s,仿真步长为0",001s。 (1)电动机空载起动和运行特性曲线,
如图2、图3所示。
其中,R1、R2为定、转子电阻;L1、L2为定、转子自 1、感;Lm为定、转子间互感;u",u",1为",、",轴定子电
压;i",1、i",1为",、",轴定子电流;i",2、i",2为",、",轴转子电
流;!",2、!",2为",、",轴转子磁链;NP为电机极对数; 为电机转子的电气角速度;Te、Tl为电磁转矩及
2负载转矩;J为电机转动惯量;R=R1+L2mR2/L2;2L?=L1-L2m/L2;A=LmR2/L2;B=Lm/L2;G1(s)= (R+L?s)
-1
;G2(s)=(R2/L2+s) -1 。
2",异步电动机的LabVIEW仿真模型
(1)仿真模型主VI。在LabVIEW的控制设计与仿真选板中选择Simulation子选板下的仿真循环,以u",1、u",1、NP、R1、R2、L1、L2、Lm、J及Tl为输入量,以i",1、i",1、i",2、i",2、 及Te为输出量,利用TransferFunctionVI、IntegratorVI及相关信号运算函数[6],在仿真循环中按照(8)~(13)式建立变量间关系,从而建立电动机的仿真模型。
(2)仿真模型子VI。在主程序中调用2个自定义子VI实现坐标变换,它们互为反变换[7]。
3s/2s子VI把电源VI生成的三相交流电压变换到两相静止坐标系下。于是将三相静止坐标系下的三相交流电压uA、uB、uC转换到两相静止坐标系 1、上的两相电压u",u",1,转换矩阵形式为:
uA1--22u",1 =uB。3u",1
0-uC 22 [8,9]
图2",空载时电动机电磁转矩与机械转速 ??(3)仿真模型前面板。仿真模型VI的前面 板如图1所示。
