开关磁阻直线电机速系统在不同控制器下的仿真.doc
文本预览下载声明
开关磁阻直线电机调速系统在不同控制器下的仿真
孙晨晨
(中国矿业大学信电学院 江苏徐州 221000)
摘要 本文首先分析了开关磁阻直线电机(Switched Reluctance Linear Motor,简称SRLM)的结构原理和数学模型,然后利用FEMM软件中二维有限元方法计算出SRLM的磁链数据,接着根据所得的磁链数据和数学模型在MATLAB/simulink平台上建立SRLM的非线性模型。最后对SRLM调速系统在PI和Fuzzy这两种控制器下分别进行仿真研究并分析比较这两种控制算法。
关键词:开关磁阻直线电机(SRLM) 非线性 PI Fuzzy
Simulation of Switched Reluctance Linear Motor Drive System With Different Controllers
Sun Chenchen
(School of Information and Electronic Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou Jiangsu, 221008, China )
ABSTRACT In this paper, firstly it analyzed the structure, working principle and mathematical model of Switched Reluctance Linear Motor. Then the flux linkage of SRLM was obtained using 2-D finite element analysis. The finite element simulation is carried out using FEMM software. And then the nonlinear model of SRLM was established according to the flux linkage we had obtained and mathematical model on the platform of MATLAB/simulink. Lastly it analyzed and compared PI and Fuzzy controllers based on the simulation of SRLM Drive System with these two different arithmetics.
Key words: SRLM, Nonlinear, PI, Fuzzy
1 引言
开关磁阻直线电机(SRLM)是由开关磁阻电机(SRM)演化而来,它遵循SRM的运行机理却拥有直线电机的结构。
它与SRM相比,同样具有结构简单、坚固,制造工艺简单,成本低,可靠性高,可控参数多等优点。此外,SRLM不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置,使得系统本身的结构大为简化;在需要直线运动的地方,可以实现直接传动,可以消除中间环节所带来的各种定位误差,故定位精度高,大大地提高整个系统的定位精度Figure 1 Diagram Single Sided Configuration Three-phase SRLM with Long Mover
本文所研究电机动子齿极距为90mm,即一个动子凸极运动周期为90mm。定子凸极对准动子凹极时,电感最小,规定此时相对位置为0mm;那么,定子凸极对准动子凸极即电感最大时,相对位置为45mm。
SRLM运行原理与SRM一致,遵循磁阻最小原理。当给SRLM初级一相通电时,由于磁通沿磁阻最小路径闭和,磁场扭曲产生的切向磁拉力使动子移动,直至形成最小磁阻磁通回路。
SRLM的基本数学模型:
① 电路方程
SRLM第j相电动势平衡方程为:
⑴
相绕组磁链可以表示为相电感和相电流的乘积,即
⑵
② 机械方程
根据力学定律可以推导出SRLM在电磁推力和负载拉力作用下的动子机械运动方程:
⑶
――电磁推力,――摩擦系数,――SRM动子质量,――负载拉力。③ 机电联系方程
一般地,功对距离的导数定义为力,由此可以推导,SRLM一相绕组产生的瞬时电磁推力为:
⑷
式⑷中 ――电机一相绕组产生的瞬时电磁推力,――电机绕组的磁共能,
上述公式构成了SRLM的数学模型,理论上能够准确地描述电机电磁及力学关系。但是在实际应用中由于SRLM的相电感动态特性及具有的磁饱和
显示全部