交流励磁工频同步电机传动系统仿真及研制

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2004.01.028 第26卷第1期 北京科技大学学报 VoL26 No.1 2004年2月 Jonrnal of University of Science and Technology Beijing Feh.2004 交流励磁工频同步电机传动系统仿真及研制 解仑”鲁亿方”王志良》薛为民”孙一康》 1)北京科技大学信息学院，北京1000832)北京联合大学自动化学院，北京100083 摘要描述交流励磁工频同步化调速电机的结构，对其矢量控制系统、循环变流器、交流 励磁工频同步化调速电机进行了仿真数值分析.结果表明，变频侧定子力矩电流在突加负载 时仅有徽小变化，速度响应的超调量也比较小，电机工频侧定子磁链比较平滑，未受动态过 程的影响，具有较强的鲁棒性.仿真分析与实验结果达到较好的吻合， 关键词中压变频传动悦制系统；交流励磁工频同步化调速电机；循环变流器：磁场定向矢 量控制算法 分类号TM344.4 采用交流励磁工频同步化调速电机传动控 正算法，将一个仿真步长的电动机转速近似不 制系统具有以下优势：整套电动机机组的机械轴 变，电动机方程为线性模型，仍然可以按照式(1) 细而长，转动惯量变得很小，动态响应大幅度提 离散化，对于转速迭代直至收敛， 高：可以避免采用中压变频器；变频器容量仅是 (2)建立适用于本系统计算机仿真的功率开 电机的滑差功率，控制系统成本非常低廉；节电 关元件的仿真数学模型，本系统采用六脉波循环 效果显著川；没有滑环和碳刷，维修简单、易行， 变流器，其输出电压为： 适用于易燃、易爆和严禁停机等工况：可以在额 ES.(i,)U,ES(ij)U 定转速的70%~130%范围内连续调节：功率因数 U= (2) 2S.(,) 很高甚至可以达到1，谐波含量少，有利于净化电 S(iD) 网，使电网更加安全、有效地运行. 式中，Ug=Usin[w,t-0-1)×120]:i=1,2,3:j户1,2,3； S,()=1或S()=1表示六脉波循环变流器中 1仿真分析 所对应的反并联的两只晶闸管中有一只导通：而 S.()=0或S()=0表示所对应的反并联的两只 本文分为以下三部分对交流励磁工频感应 晶闸管都不导通，此两个开关矩阵中的所有元素 电机传动控制系统进行了仿真分析. 的值均由循环变流器控制系统中的触发控制器 (1)建立负载电机的仿真模型，根据交流励磁 来决定.U表示交流励磁工频感应电动机的2”电 工频感应电机的数学模型网，将其变换为一般的 动机定子侧整流变压器副边相电压幅值：w,表示 代数方程形式，并按1"电动机定子、2电动机定子 供电电网频率. 形式分离开，即得到交流励磁工频感应电机的离 (3)建立控制系统的仿真模型.对于系统中三 散数学模型： 输入量的非线性控制环节如下所示： (Yu YuU Ya YUon (1) Y:(n+l)=y(n)+Fu(n)un(n+1)+F2(n)ug(n+1)+ 其中I为定子电流向量，Y,为等效导纳矩阵，I,为 F(n)up(n)up(n+1)-F(n)un(n)- F(nun(n)-F(n)un(n) (3) 等效电流源向量.当考虑交流励磁工频感应电动 机转速变化的动态过程时，就可以采用预报-校 式中，F)=之am, 041 Fe(n)=- 收稿日期200307-9解仑男35岁，工程师，博士 adan un *高效轧制国家工程研究中心投资的工程开发项目以及国 Fs()=7 igwww.iim. 家自然科学基金资助项目(No.69975002)

第 2 6 卷 第 1 期 2 0 4 年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u 几a l of U n iv e . ity of S c i e n e e a n d Te c h n o 】o gy B e ij i n g V bLZ ` N o . 1 F e b . 2 0 4 交流励磁工频同步 电机传动系统仿真及研制 解 仑 ` , 鲁亿方 ` , 王 志 良 ” 薛为 民 ” 孙 一康 ” l )北京 科技大 学信息 学 院 , 北 京 1 0 0 0 83 2 )北京联 合大 学 自动化 学 院 , 北 京 10 0 0 83 摘 要 描述 交流 励磁 工频 同步 化调速 电机的 结构 , 对其 矢量控 制系 统 、 循 环变流器 、 交流 励磁 工频 同步化调 速 电机进 行 了仿真 数值 分析 . 结果表 明 , 变 频侧 定子 力矩 电流在 突加 负载 时仅有 微小 变化 , 速度 响应 的超 调量 也 比较 小 , 电机 工频侧 定 子磁链 比较 平滑 , 未 受动态 过 程 的影 响 , 具 有较 强 的鲁棒性 . 仿真分析 与实 验 结果达 到较好 的 吻合 . 关键词 中压 变频传 动控 制 系统 ; 交流 励磁 工频 同步化 调速 电机 ; 循环 变流 器 ; 磁场 定 向矢 量 控制 算法 分类号 T M 3 4 4 . 4 采 用 交流励 磁 工频 同步 化 调 速 电 机 传 动控 制 系 统具有 以下 优势 : 整 套 电动机 机组 的机 械轴 细而 长 , 转动惯 量变 得 很 小 , 动态 响 应 大幅度 提 高 ; 可 以避 免采 用 中压 变频 器 ; 变 频 器 容量仅 是 电机 的滑 差功 率 , 控 制 系统 成本 非 常低 廉 ; 节 电 效果 显著 `l] ; 没 有滑 环和 碳刷 , 维修简单 、 易行 , 适 用 于易燃 、 易爆 和 严 禁停机 等 工 况 ; 可 以在 额 定 转速 的 70 % 一 13 0% 范围 内连 续调 节 ; 功 率 因数 很 高甚至 可 以达到 1 , 谐波含 量 少 , 有 利 于净化 电 网 , 使 电网更 加安 全 、 有 效地 运 行 . 正算 法 , 将 一个 仿 真 步 长 的 电动 机转 速 近 似 不 变 , 电动机 方程 为 线性模 型 , 仍 然可 以按 照式 ( 1) 离 散 化 , 对 于转 速 迭代 直至 收 敛 . (2 ) 建 立适 用 于本 系 统计 算机 仿 真 的功 率 开 关 元件 的仿 真数 学模 型 . 本 系统采 用六 脉波 循环 变 流 器 , 其输 出 电压 为 : 军aS i(, )j 认 艺凡 i( ,)j 认 疏 = 导厂一一 一 ,一 , 3 (2 ) 1 仿真 分 析 本文 分 为 以下 三 部分 对 交 流 励 磁 工 频 感 应 电机 传 动控 制 系统 进行 了仿 真分析 . ( l) 建立 负载 电机 的仿真模型 . 根据 交流励磁 工频 感应 电机 的数学模 型 份, , 将其变换 为一 般 的 代数 方程形 式 , 并按 1 # 电动机 定子 、 2 “ 电动机 定 子 形式 分离 开 , 即得 到交流 励磁 工频 感应 电机 的离 散数 学模 型 : 日 一 …魏: 翻黔侧 ( 1) 其 中乙为定 子 电流 向量 , 乳为等 效 导纳 矩 阵 , 几为 等效 电流源 向量 . 当考虑 交流 励磁 工频感应 电动 机转速 变化 的动 态过 程 时 , 就 可 以采 用预 报一校 聋ia(S ,)j 务(tS i,)j 式 中 , 认 = mU s in [ws t 一 仃一 l ) ` 12 0 0 ] ; =1 1 , 2 , 3 ;产 l , 2 , 3 ; as (iv’) = 1 或 凡(i)J = 1 表 示 六 脉 波循 环 变流 器 中 所对 应 的反 并联 的两只 晶 闸管 中有一 只 导通 ; 而 aS i( 刀“ 0 或 凡i( )J ” 0表 示 所 对应 的 反 并联 的两 只 晶 闸管 都不 导通 , 此两 个 开关矩 阵 中的所 有元 素 的 值均 由循 环 变流 器 控 制系统 中 的触 发控 制 器 来 决定 . mU 表 示 交流 励磁 工频 感应 电动 机的 才电 动机 定 子侧 整流 变 压器 副边 相 电压 幅值 ; 姚表 示 供 电 电网频 率 . (3 )建立控 制 系统 的仿 真模型 . 对 于系 统 中三 输入 量 的非 线性 控 制环 节 如下 所 示 : 乙( n + 1) = 外伪) + 凡 .伍) u * ,伪+ l ) 十凡 切) u 。 伍+ l卜 凡 (n )勒 (n )勒 ( ” + 1) 一凡 : (n )’u . (n) 一 凡伪) u 。 ( n ) 一 凡伪) u 。 伪) (3 ) 收稿 日期 2 0 03 刁7刁 解仑 男 35 岁 , 工 程师 , 博士 * 高效 轧制 国家工程研 究 中心投资 的工 程 开发项 目以及 国 家 自然科学 基金 资助项 目( N o . 6 9 75 0 02 ) 式 中 , 凡 : (n ) = 凡(n) = k3F ( n ) = DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2004. 01. 028

VoL.26 No.1 解仑等：交流励磁工频同步电机传动系统仿真及研制 ·107· 将(3)离散化，可以得到诸如乘法器、直角坐标/极 电机传动控制系统的速度响应和实际力矩电流， 坐标变换器及其反变换器、矢量旋转变换器等交 由仿真结果可以看出，在动态过程中，2电动机定 流励磁工频感应电机矢量控制系统中的多输入 子力矩电流在突加负载时仅有微小变化以提高 量的非线性控制环节离散仿真模型， 系统的响应速度，速度响应的超调量也比较小， 在此基础上可以对本系统进行仿真，结果如 并且2电机定子磁链比较平滑，未受动态过程的 图1和图2所示，其中图1和图2分别表示空载阶 影响，具有较强的鲁棒性 跃、亚同步速度突加负载时，交流励磁工频感应 600 400 (a) 380 500 360 400 340 320 300 瑕 0.5 1.5 2.53.5 4.5 5.5 0.5 1.5 2.53.5 4.5 5.5 t/s t/s 10 6) o (b) 5 0 0 -5 -5 -10 -10 0.5 1.5 2.53.5 4.5 5.5 0.5 1.52.53.54.55.5 t/s t/s 图1空载阶跃时的速度和力矩电流响应 图2亚同步速突加负载时的速度和力矩电流响应 Fig.1 Speed and torque current response during Fig.2 Speed and torque current response during the period the period of step without load set-point of sub-synchronized speed with abrupt load set-point 2控制系统结构 器，矢量旋转器，相到三相变换器，正弦函数发生 器，电压模型，光电编码器，测速发电机，接触式 整个控制系统结构如图3所示，其中包括：速 开关，裂解式变压器，输出电抗器，交流励磁工频 度给定，速度调节器，直流调节器，相电流调节 同步化调速电动机， 器，给定积分器，隔离放大器，减法器，功率因数 电流调节器分为两个部分：比例部分位于三 控制器，电压前馈控制器，触发控制器，矢量分析 相电流给定之后，直接构成相电流闭环，起调节 入 图3交流励磁工频同步化调速电机及矢量控制系统实物 Fig.3 AC excited grid frequency induction machine and its vector control system

V b L2 6 N O . l 解 仑等 : 交 流励 磁工 频 同步 电机 传动 系统 仿真 及研 制 将 (3 )离 散化 , 可 以得 到诸 如 乘法 器 、 直 角 坐标 /极 坐 标变 换器 及 其 反变 换 器 、 矢 量旋 转 变换 器 等 交 流 励 磁 工 频感 应 电机 矢量 控 制 系 统 中 的 多输 入 量 的非 线 性控 制 环 节离 散 仿 真模 型 . 在此 基 础 上可 以对 本系 统 进行 仿 真 , 结 果如 图 1和 图 2 所 示 . 其 中 图 1和 图 2 分别 表示 空 载 阶 跃 、 亚 同步速 度 突 加 负载 时 , 交流 励磁 工 频 感应 电机传 动 控制 系 统 的速 度 响应 和 实 际力矩 电流 . 由仿真 结果 可 以看 出 , 在动 态过 程 中 , 2 岸电动机 定 子 力 矩 电流 在 突 加 负 载 时 仅 有微 小变 化 以提 高 系 统 的响 应速 度 , 速 度 响 应 的超 调 量 也 比 较 小 , 并 且 2 “ 电机定 子 磁链 比 较 平 滑 , 未 受动 态 过 程 的 影 响`刀 , 具有 较 强 的鲁 棒 性 . (a) { 丫 0 ù n 1 àR ù 64 , ù八U 4 弓J ,内伟j, ǎ . 1月日 · 老侧瑕 5 2 . 5 3 , 5 4 . 5 5 . 5 t / s 0 . 5 1 . 5 2 , 5 3 . 5 4 . 5 5 . 5 t / S , o f不i — se - 一 一一 . — 一- 一〕 60543 10 0 ǎ ó J 月u · ì í侧圳 遥嘴钾书-50 5 2 . 5 3 . 5 4 . 5 5 . 5 0 . 5 1 . 5 2 . 5 3 . 5 4 . 5 5 . 5 t / s 图 2 亚 同步速 突 加负 载时 的速 度 和 力矩 电流响 应 F电 . 2 S P e de a n d ot qr u e e u r er n t er s op n s e d u r in g t h e P e ir o d o f s u卜 sy o c h m n is de s P e d w it h a b ur P t of a d se -t P o加 t 一ù、 à 川厂| | n 亡ù J ēU| 巡琪钾 t / s 图 1 空 载阶跃 时的速 度和 力 矩 电流 响 应 Fig · 1 S P e e d a n d ot qr u e c u r er n t erS P o n s e d u irn g t h e P e ior d o f s te P , d t h o u t le a d s e t , P o in t 2 控制 系统 结 构 整个 控 制系 统结 构如 图 3所 示 , 其 中包 括 : 速 度 给定 , 速 度 调 节器 , 直 流 调节 器 , 相 电流 调 节 器 , 给 定积 分器 , 隔 离放 大 器 , 减 法器 , 功 率 因数 控 制器 , 电压前 馈 控制 器 , 触发 控制器 , 矢 量分 析 器 , 矢量 旋转 器 , 相 到三 相变 换器 , 正弦 函 数 发 生 器 , 电压 模 型 , 光 电编 码器 , 测 速 发 电机 , 接 触 式 开关 , 裂 解式 变 压器 , 输 出电抗 器 , 交流 励磁 工 频 同步 化 调速 电动 机 . 电流 调节 器 分 为两 个 部分 : 比例 部 分位 于 三 相 电流给 定之 后 , 直 接 构 成相 电流 闭环 , 起 调节 图 3 交流 励磁 工频 同步 化 调速 电机 及 矢量控制 系统 实物 F 馆 . 3 A C e xc iet d g ir d fer q u e n cy in d u e “ o n m a e h in e a n d ist v e cot r e o n t or l : y s et 口

+108 北京科技大学学报 2004年第1期 动态误差作用：积分部分对变频侧电动机定子电 3实验结果及分析 流的转矩分量和激磁分量直接闭环，主要用于消 除电流的稳态误差，这两部分控制方法是通过坐 本文实验采用两台参数一样的绕线式电机： 标变换器连接起来的.为了消除控制中的交叉耦 定子电压(380V),电流(9.2A):转子电压(220 合，在系统中按模型构造了变频侧电动机定子电 V),转子电流(102A).级联式无刷双馈感应电 压的前馈补偿环节，对于双馈李定子感应电机控 机额定转速n.=500t/min,在亚同步速度(333r/ 制系统的交-交变频器，由于电网对注入谐波电 min)时突加负载，其励磁电流响应、力矩电流响 流具有严格要求，所以实际应用的大型系统均采 应和速度响应如图4和图5所示.其中图4为交 用72只SCR或GTO的12脉波交交变频器.本文 流励磁工频感应电机矢量控制系统2电动机定 所讨论的系统采用的是6脉波循环变流器，由36 子电流力矩分量实际值（下）、速度响应（上）：图5 只半控SC℉组成（交交变频器的触发脉冲间隙无 为2”电动机定子电流力矩分量实际值（上）、气隙 论在稳态、动态暂态过程中都为不均匀的)，循环 磁链幅值波形. 变流器输出采用Y联接方式，即交变频器负载中 从波性曲线可以看出，在亚同步速度突加负 点不与其本身中点相连，是相互隔离的.这样输 载时，由1*电动机定子提供激磁，1“电动机定子磁 出三相电压中含有同样的直流或三倍频波均不 链降低约5.6%，其动态过程比较平缓，证明了1“ 会出现不会出现在负载上一交流偏置).为此， 电动机定子磁链具有良好的抗干扰性，为了达到 必须使触发脉冲宽度大于30°，至少两个桥四个 放出力矩电流以及减小激磁电流的目的，电压幅 SCR同时导通以及无际环流死时小于2ms. 值减小，相位与电流矢量相反四. 图4突加负载时速度和力矩电流响应 图5突加负载时的力矩电流和磁链响应 Fig.4 Speed and torque current response during the period Fig.5 Torque current and flux response during the period of sub-syschronized speed with abrupt load set-point of sub-synchronized speed with abrupt load set-point 4结束语 水工业电工专业委员会第一界会议论文集[C].苏 州，1999 在交流励磁工颊感应电机及其矢量控制系 2解仑，自级联式感应电动机矢量控制系统的研制) 统、循环变流器仿真研究的基础上，进行了数十 北京科技大学学报，2002,24(6)：672 种印制电路板的设计、调试及系统联调，在国内 3 Li P.Dual stator winding induction machine drive [J]. 首次研制成功该类电机矢量控制系统样机，分析 IEEE Trans Ind Appl,2000,36(5):1369 了其典型工况下的实验结果，得出其性能可以达 4 Bian S J.Modeling and operation analysis of the cascade brush-less doubly-fed machine [A].Proceedings of the 5th 到与直流电机控制系统相当的结论，为交流励磁 International Conference on Electrical Machines and Sys- 工频同步化调速电机传动控制系统进一步广泛 tems [C].Shenyang,2001 应用于风机、水泵类负载奠定了一定的理论和实 5 Kusko A.Speed control of a single-frame cascade induc- 践基础. tion motor with slip power pump back [J].IEEE Trans Ind Appl,1978,142):97 参考文献 6 Xu L.Transient model of a doubly excited reluctance mo- 1马小亮.中压变频调速方案[AJ.中国电工技术学会 tor [J].IEEE Trans Energy Convers,1991,6(1):126

北 京 科 技 大 学 学 报 20 04 年 第 1 期 动 态误 差 作用 ; 积 分部分 对变 频侧 电动机定子 电 流 的转 矩 分量和 激磁 分量 直接 闭环 , 主要用 于 消 除 电流的 稳态误 差 . 这两 部 分控制 方 法是通 过坐 标 变换 器连 接起 来 的 . 为 了消除控 制 中 的交叉祸 合 , 在系统 中按 模 型构造 了变 频侧 电动机 定子 电 压 的前 馈 补偿环 节 . 对于 双馈 孪定 子感 应 电机控 制 系 统 的交 一 交 变频 器 , 由于 电网对 注入 谐 波 电 流 具有 严格 要求 , 所 以实 际应 用 的大 型系统 均采 用 7 2 只 S C R 或 G T O 的 12 脉 波 交交变 频器 , 本文 所 讨论 的系 统采 用 的是 6 脉波 循环 变流 器 , 由 36 只 半控 S C R 组 成 ( 交交 变频 器 的触 发脉 冲 间隙无 论 在稳态 、 动 态暂 态过 程 中都 为不均 匀 的 ) . 循环 变 流器 输 出采用 Y 联 接方 式 , 即交变 频器 负 载 中 点 不 与其 本身 中点相 连 , 是 相互 隔离 的 . 这样 输 出三 相 电压 中含 有 同样 的 直流 或 三 倍 频 波均 不 会 出现 不会 出现在 负 载上— 交流 偏置 `刀 . 为此 , 必 须使 触 发脉 冲 宽度 大于 3 0 , 至 少 两个 桥 四个 S C R 同时 导通 以及 无 际环 流死 时 小于 2 m s . 3 实验结 果 及 分 析 本 文 实验 采用 两 台参 数一 样 的绕 线式 电机 : 定 子 电压 ( 3 8 0 V ) , 电流 ( 9 . 2 A ) ; 转子 电压 ( 2 2 0 V ) , 转 子 电流 ( 10 .2 A ) . 级 联式无 刷双 馈感 应 电 机 额 定 转 速 ne 二5 0 r/ m in , 在 亚 同步速 度 ( 3 3 r/ m in ) 时突 加 负载 , 其 励磁 电流 响应 、 力矩 电流 响 应和 速度 响 应 如 图 4 和 图 5 所 示 . 其 中图 4 为 交 流励 磁 工 频 感应 电机 矢量 控 制 系统 2 形电动 机定 子 电流 力矩 分量 实 际值 ( 下 ) 、 速 度 响应 (上 ) ; 图 5 为 2 甲电动机 定 子 电流力 矩分 量实 际值 ( 上 ) 、 气 隙 磁 链 幅值波 形 . 从 波性 曲线 可 以看 出 , 在 亚 同步速 度 突加 负 载时 , 由 1 # 电动机 定子提 供激 磁 , 1 “ 电动机 定子磁 链 降低 约 .5 6% , 其 动态 过程 比 较平 缓 , 证 明了 1 ` 电动机 定子 磁链 具有 良好 的抗 干扰 性 , 为 了达 到 放 出力 矩 电流 以及减 小激 磁 电流 的 目的 , 电压幅 值 减 小 , 相位 与 电流矢 量 相反 12] . 图 4 突加 负载时速 度 和 力矩 电流响应 F ig · 4 S P e ed a n d ot qr u e e u r er n t er s P o n s e d u ir n g t h e P e ir o d o f s u b 一 s y s e h or n 七e d , p e e d w i t h a b ur P t l o a d s e -t P o in t 图 5 突 加负 载时 的力矩 电流 和磁 链响应 F i g . 5 OT qr u e e u r er n t a n d if u x 代 s P o n s e d u r 恤 9 t h e P e ior d o f s u b 一 s yn e h or n泣 e d sP e e d iw th a b几 P t l o a d s e -t P o i n t 4 结 束 语 在 交 流 励 磁 工 频 感应 电机 及其 矢量 控 制 系 统 、 循 环 变流 器仿 真 研究 的基 础 上 , 进行 了数十 种 印制 电路板 的设计 、 调 试及 系 统联 调 , 在 国 内 首 次研 制成 功 该类 电机矢 量 控制 系统 样机 , 分析 了其 典型 工况 下 的实验 结果 , 得 出其 性 能可 以达 到 与直 流 电机控 制 系统相 当的结 论 , 为交流 励磁 工 频 同步化 调 速 电机 传 动控 制 系 统 进 一 步广 泛 应 用于 风机 、 水泵类负载奠 定 了一定 的 理论 和实 践 基础 . 参 考 文 献 1 马小亮 . 中压 变频调 速方 案 [A] . 中 国 电工 技术 学会 水 工业 电工 专业委 员会 第一 界 会议论 文集 [C] . 苏 少卜} , 1 9 9 9 2 解 仑 . 自级联式 感应 电动机 矢量 控制 系统 的研制 田 . 北京 科技 大学 学报 , 2 0 0 2 , 2 4 ( 6 ) : 6 7 2 3 L i .P D u a l s t a t o r W i n di n g 1 n d u ct i o n m ac h in e dr i v e [ J ] . IE E E Tr an s I n d A p l , 20 00 , 36 ( 5 ) : 1 3 69 4 B ian S J . M o d e 11 n g an d oP e art i o n an Iy s i s o f ht e e a s e a d e bur s h 一 l e s s d o u bly 一 fe d m即h i n e [A ] . P r o e e e d in gs o f ht e s th 功t e m at i o n a l C o n fe er n e e o n E l e e示 e al M a e hi n e s an d S y s - t e 功 s [ C l . S he n y a n g , 2 00 1 5 K us k o A . S P e e d e o n tr o l o f a s ing l e 一丘别m e e a s e a d e i n d u e - t ion m o t o r w iht s l iP P o w e r P切m P b ac k 【J ] . IE E E T r助 5 nI d A P PI , 19 7 8 , 14 ( 2 ) : 97 6 X u L . T r an s i e nt m o d e l o f a d o u b ly ex e i t e d er l u e ant e e m o - ot r [ J ] . IE E E rT an s nE e r g y C on v e sr , 1 9 9 1 , 6 ( l ) : 1 2 6

VoL.26 No.1 解仑等：交流励磁工频同步电机传动系统仿真及研制 。109· Numerical Simulation and Manufacture of a Grid Frequency Synchronized Ma- chine Drive Control System XIE Lun,LU Yifang",WANG Zhiliang",XUE Weimin,SUN Yikang 1)Information Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Automation School,Beijing United University,Beijing 100083,China ABSTRACT The key structure of an Ac excited grid frequency synchronized machine(AEGFSM)was presen- ted.The simulation of AEGFSM,cyclo-converter,field-oriented vector control algorithm was done according to the- ir discrete mathematical model.An AEGFSM sample drived was fabricated.Simulation results are in excellent agreement with the experimental under the typical working condition.It is concluded that AEGFSM drives have the high-quality dynamic performances as DC drives and provide an applicable solution of middle-voltage freqency- variable drives. KEY WORDS AEGFSM;cyclo-converter;field-oriented vector control algorithm;middle-voltage frequency- variable drive 个个个u个个个个0个u个0U个个u个g个u个0、个u个0个5个9个·06个个个个个个个u个个u个个6个个个个9个 (上接第52页) Large-Scale 3D Model and Quantitative Characterization of Grain Microstrcture Based on Monte Carlo Potts Simulation OIN Xiangge 2,LIU Guoquan 1)Materials Science and Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)College of Material Engineering,Jiamusi University,Jiamusi 154007,China ABSTRACT In order to improve the statistics of 3D grain microstructure models,a large-scale 3D digital model of microstructures of polycrystalline materials was implemented using Monte Carlo Potts simulation.The quantitat- ive characterization and 3D visualizing of the model were carried out.The results show that the grain size distribu- tion and the grain face number distribution in this model can be fitted approximately by the lognormal function,with an average grain face number of 13.8+0.1,very similar to the polycrystalline microstructure in real material. KEY WORDS polycrystalline microstructure model;monte carlo simulation;grain size distribution;grain top- ology

Vb l . 2 6 N O . l 解 仑 等 : 交 流励 磁 工频 同 步 电机 传动 系统 仿 真及 研制 . 109 . N u m e r i e a l S im u lat i o n an d M an u fac t 切限 o f a G ri d F re q u e n c y S yn c hr o n i z e d M a - e h i n e D r i v e C o ltf o l S y s t e m 刀百 L u n , ), L U J af7 雌 , ), 恻刃 G hZ i lia gn , , , 尤U E 肠im i n , ), S U N K k a 馆 , , l ) I n of n n at ion Egn ine e inr g S e h o o l , U n ive rs ity o f s e i e cn e an d eT e lm o l o gy B e ij l n g , B e ij i n g l 0 00 8 3 , C h in a 2 ) A ut om at i o n S ch o o l , B e ij ign nU ite d nU ive r s ity, B e ij ign l 0 0 0 83 , C h i n a A B S T R A C T hT e k ey s t u c ltU e o f an A e e x e it e d igr d fer q u e n e y s yn e hr o血 e d m a e h in e (A EGF S M ) w as P r e s e -n t e d . T h e s而 u l at i o n o f A E G F S M , e y e l o 一 e von ert e r, if e ld 一 o ir e in e d v e e ot r e o n tr o l al g ior t h m w a s d o en ac e o r dign t o het - ir d i s e ert e m at h e m at i e a l m o de l . A n A E G F S M s 田皿 Pl e dir v e d w as afb ir e at e d . S im u lat i o n er s u lt s ar e i n e x e e ll e nt a gr e e m ent w i ht ht e e xP ier m ent a l nU d er het yt Pi e a l w o r k i n g e o dn iit on . ft 1 5 e o n c l u d e d ht at A E G F S M idr v e s h a v e ht e h i g卜q u a liyt 勿 n am i e Pe iof mr an e e s a s D C idr v e s an d Por v ide an a PPli e ab l e s o lut ion o f m i d d l e 一 v o it ag e fr e q e cn y - v iar ab l e d ir v e s . K E Y WO R D S A E G F SM ; e y e l o 一 e o vn ert e r ; if e l小o ir e ent d v e ct o r e o n tr o l al g o ir t加rn ; m i d d l e 一 v o it ag e fer q u e n cy - v iar ab l e d ir v e (上接 第 52 页 ) L a r g e 一 S e a l e 3 D M o d e l an d Q u a n t lt at i v e C h ar a e t e r i z at i o n o f rG a i n M i e r o s tr e utr e B a s e d o n M o in e C盯 1 0 P o t s S im u l at i o n g脚 爪 口 n g g e l , , ), IL U 翻 。 叮u a n , , l ) M a t e ir al s S e i cen e an d E昭in e e r in g S e ho o l , U n i v e rs ity o f s e ien e e an d eT e iln o l o gy B e ij in g , B e ij in g l 0 0 0 8 3 , C h ina 2 ) C o ll e 罗 o f M 咖ir a l E n g in e e inr g , Ji am u s i U n i v e rs ity , Ji am us i 15 4 0 0 7 , C h in a A B S T R A C T nI o r d er ot im P r o v e ht e s at iist e s o f 3 D gr a l n m i e or s trU e tL ir e m o d e l s , a l a gr e 一 s e a l e 3 D d i g ialt m o de l o f m i e r o s t u c trU e s o f P o ly e yr s t a ll ien m at e ir a l s w a s im P l e m e in e d us i n g M o in e C ar l o P o t s s un lat ion . hT e q u an t lat - i v e e h ar a ct e ir z at ion an d 3 D v i s u a li z i n g o f ht e m o d e l w er e a r r i e d o ut . hT e er su it s s h ow ht at ht e gr a l n s 沈e d i s itr b-u it o n an d ht e gr a ln fac e umn b e r di s itr b ut i o n i n 而 5 m o d e l e an b e if t e d a PPor x 加at e l y 勿 ht e l o gn o mr al fu n e it o n , w i ht an va e r a g e gr ian fac e n 切 m b e r o f 13 . 8士 0 . 1 , v e yr s加il ar t o ht e P o ly e yr st a llin e m i e r o s t ur c tL rI e in er a l m at e ir a l . K E Y W O R D S P o ly e yr st a lli n e m i e or s tr u c h 让e m o de l: m o nt e e ar l o s im u l at i o n : 『a ln s i z e d i s tr l but ion ; gr a in t OP - o l o g y