MATLAB中的单相与三相dq变换模块

1. 单相αβ-dq变换模块

(1) wt=0的情况

  Simulink中单相αβ-dq模块时有两种变换矩阵的,这两种变换矩阵的相同点是,vq超前vd90度,不同点是wt=0的位置不一样。我们在αβ-dq变换中规定 θ \theta θ是wt=0滞后于vd的角度,也就是说以wt=0为基准,vd逆时针旋转 θ \theta θ。第一种变换矩阵由下图决定
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述  根据这个αβ-dq变换矩阵,可以确定 v α v_α vα超前 v β v_\beta vβ 90度,否则vd和vq的直流量会为0,就只剩二倍于基频的交流量。可以假设 v α = V m c o s ( w t − ϕ ) v β = V m s i n ( w t − ϕ ) v_\alpha=Vmcos(wt-\phi) \\v_\beta=Vmsin(wt-\phi) vα=Vmcos(wtϕ)vβ=Vmsin(wtϕ) ,带入计算可知 v d = V m c o s ϕ        v q = − V m s i n ϕ v_d=Vmcos\phi\ \ \ \ \ \ v_q=-Vmsin\phi vd=Vmcosϕ      vq=Vmsinϕ,显然可以推出 v α = v d c o s w t − v q s i n w t v_\alpha=v_dcoswt-v_qsinwt vα=vdcoswtvqsinwt这个也就是整个系统的一般表达式,整体上思路就是仅仅和αβ-dq矩阵有关,一旦确定这个矩阵,也就确定了 v α v_α vα v d v_d vd v q v_q vq关系
  特别注意,锁相环输出的应该是sinwt的相位,而不是输入信号的相位,就是说dq变换矩阵的wt是与输入信号无关的

(2) wt=- 9 0 ∘ 90^\circ 90的情况

  这种情况下,αβ-dq变换图和变换矩阵如下:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述  这种情况下依然是 v α v_α vα超前 v β v_\beta vβ 90度,原因就不再赘述,最后推出 v α = v d s i n w t + v q c o s w t v_\alpha=v_dsinwt+v_qcoswt vα=vdsinwt+vqcoswt

2. 三相abc-dq变换模块

(1) wt=0的情况

  将abc-dq分解成abc-αβ和αβ-dq的乘积,其中αβ-dq的变换已经在第一节中讨论了,而abc-αβ的变换矩阵时固定的,针对恒幅值状况,变换矩阵如下。
在这里插入图片描述  这种情况下,abc-dq的变换矩阵如下图所示。
在这里插入图片描述  如果考虑零序分量,即v0=(1/3)(va+vb+vc),因此上式可以改编为:
在这里插入图片描述  注意: a b − α β ab-\alpha\beta abαβ变换在三相中,如果vabc是满足正常的120超前滞后关系,则 v a = v α v_a=v_\alpha va=vα v β v_\beta vβ是滞后 v α v_\alpha vα 90度的。这个观念是非常非常重要的。而且这个变换与cos或者sin是无关的,均满足这个特性,只要是vabc是满足正常的120超前滞后关系

(2) wt=- 9 0 ∘ 90^\circ 90的情况

  由于abc-αβ的变换矩阵是一致的,因此仅考虑αβ-dq的不同,其变换矩阵如下:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述  其实这两种变换是可以归算到同一个坐标系中的,假设已知wt=0的情况时vd的表达式,由于vd超前wt=0的夹角是 θ \theta θ,而vq超前wt=0的夹角是 θ + π 2 \theta+\frac{\pi}{2} θ+2π,带入vd表达式即可验证。重要的是wt=- 9 0 ∘ 90^\circ 90的情况,将这种坐标系下vd归算到wt=0的坐标系下的结果,vd超前于wt=0的夹角应该是 θ − π 2 \theta-\frac{\pi}{2} θ2π,可以带入进行验算,而此时的vq超前于wt=0的夹角应当是 θ \theta θ这个思想是非常重要的,所有的情况全部折算到wt=0的坐标情况下,即可

参考资料

4种派克(Park)变换、克拉克(Clark)变换与基于dq轴解耦的双闭环控制之间的关系(一)

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