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 14:06:08 浏览: 476
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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