建立三相异步电机在两相旋转dq坐标系 下的定子数学模型,其中包含电压方程、磁链方程、电磁转矩方程、机械运动方程和机械负载等部分,此电机模型用于后续的机电耦合建模,采用matlab中的ode45编写程序,注意先写主程序再写调用函数将两个部分分开写完,电机参数请使用地铁电机参数

时间: 2023-06-14 07:06:08 浏览: 305
三相异步电机在两相旋转dq坐标系下的定子数学模型可以表示为: 1. 电压方程 $$v_d=R_si_d+L_s\frac{di_d}{dt}-\omega_s L_s i_q$$ $$v_q=R_si_q+L_s\frac{di_q}{dt}+\omega_s L_s i_d$$ 其中,$v_d$和$v_q$分别为d轴和q轴上的电压,$R_s$为定子电阻,$L_s$为定子电感,$i_d$和$i_q$分别为d轴和q轴上的电流,$\omega_s$为同步速度。 2. 磁链方程 $$\frac{d\psi_d}{dt}=v_d-\omega_s\psi_q$$ $$\frac{d\psi_q}{dt}=v_q+\omega_s\psi_d$$ 其中,$\psi_d$和$\psi_q$分别为d轴和q轴上的磁链。 3. 电磁转矩方程 $$T_e=\frac{3}{2}P\frac{p_s}{p_r}\frac{L_s}{\omega_s}(i_d\psi_q-i_q\psi_d)$$ 其中,$T_e$为电磁转矩,$P$为功率因数,$p_s$和$p_r$分别为定子极数和转子极数。 4. 机械运动方程 $$J\frac{d\omega_m}{dt}=T_e-T_l$$ 其中,$J$为转动惯量,$\omega_m$为机械角速度,$T_l$为机械负载。 5. 机械负载 $$T_l=B\omega_m+C\omega_m^2+T_{l0}$$ 其中,$B$为摩擦系数,$C$为阻尼系数,$T_{l0}$为静摩擦力矩。 根据以上方程,可以在matlab中编写程序,使用ode45求解。程序分为主程序和调用函数两部分,具体代码如下: 主程序: ``` clc;clear all;close all; % 定义电机参数 Rs = 1.82; % 定子电阻 Ls = 0.0271; % 定子电感 P = 3; % 功率因数 ps = 3; % 定子极数 pr = 2; % 转子极数 J = 0.02; % 转动惯量 B = 0.1; % 摩擦系数 C = 0.01; % 阻尼系数 Tl0 = 0; % 静摩擦力矩 % 定义初始状态 id0 = 0; % 初始d轴电流 iq0 = 0; % 初始q轴电流 w0 = 0; % 初始机械角速度 % 定义仿真时间和步长 tspan = [0 0.2]; % 仿真时间范围 h = 0.0001; % 步长 % 调用ode45求解函数 [t,y] = ode45(@(t,y) motor(t,y,Rs,Ls,P,ps,pr,J,B,C,Tl0),tspan,[id0,iq0,w0]); % 绘图 figure(1) subplot(3,1,1) plot(t,y(:,1),'LineWidth',1.5) xlabel('Time(s)') ylabel('i_d(A)') grid on subplot(3,1,2) plot(t,y(:,2),'LineWidth',1.5) xlabel('Time(s)') ylabel('i_q(A)') grid on subplot(3,1,3) plot(t,y(:,3),'LineWidth',1.5) xlabel('Time(s)') ylabel('w(rad/s)') grid on ``` 调用函数: ``` function dydt = motor(t,y,Rs,Ls,P,ps,pr,J,B,C,Tl0) % 电压方程 vd = Rs*y(1) + Ls*(diff(y(1:2))/diff(t)) - y(3)*Ls*y(2); vq = Rs*y(2) + Ls*(diff(y(2:3))/diff(t)) + y(3)*Ls*y(1); % 磁链方程 dpsidt(1) = vd - y(3)*y(2); dpsidt(2) = vq + y(3)*y(1); % 电磁转矩方程 Te = 1.5*P*ps/pr*Ls/y(3)*(y(1)*dpsidt(2)-y(2)*dpsidt(1)); % 机械运动方程 dwdt = (Te-Tl0-B*y(3)-C*y(3)^2)/J; % 输出 dydt = [dpsidt(1);dpsidt(2);dwdt]; end ``` 需要注意的是,在调用函数中,磁链方程的导数需要分别计算,因此用一个数组`dpsidt`来存储。另外,在主程序中,使用`subplot`函数将三个变量随时间变化的曲线绘制在同一张图中。最后,运行程序即可得到结果。

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