基于Matlab交流异步电机矢量控制系统的仿真建模

合集下载

基于Simulink／Powerlib交流异步电机矢量控制的仿真

发展及交流电机具有结构简单、维护方便、高容量、高效率等优点，特别是大规模集成电路和计算机控
制技术的发展，高性能交流调速系统应运而生，使交流变频和调速系统的应用越来越广泛【ｌ】。但由于交流电机的模型是一个高价、非线性、强耦合的多变量系统［２］以及电力传动系统的复杂性，使得对它的建模与仿真一直是研究的热点。目前，Ｍａｔｌａｂ逐渐发展成为一个集数值分析、图像处理、信号处理、数学建模、动态仿真等为一
成一个理想化的两极电机Ｊ。图１ｆａ）是三相交流异步电机在ＡＢＣ坐标系中的基本电机模型。其中定子三相对称绕组分别用、、Ｃ表示，转子三相对称绕组分别用ａ、ｂ、Ｃ表示，定子相与转子ａ相绕组轴线问的夹角为，定子绕组静止不动，转子绕
中图分类号：ＴＰ２７３文献标志码：Ａ
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＶｅｃｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌｏｆＡＣＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＢａｓｅｄｏｎＳｉｍｕｌｉｎｋ／Ｐｏｗｅｒｌｉｂ
Ｋｅｖｗｏｒｄｓ：ＡＣａｓｖｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；ｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ；ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｍｏｄｕｌｅｂａｓｅ

基于MatlabSimulink的异步电机矢量控制系统仿真

基于MatlabSimulink的异步电机矢量控制系统仿真一、本文概述随着电力电子技术和控制理论的不断发展，异步电机矢量控制系统已成为现代电机控制领域的重要分支。

该系统通过精确控制异步电机的磁通和转矩，实现了对电机的高效、稳定和动态性能的优化。

Matlab/Simulink作为一种强大的仿真工具，为异步电机矢量控制系统的研究和设计提供了便捷的平台。

本文旨在探讨基于Matlab/Simulink的异步电机矢量控制系统仿真方法。

文章将简要介绍异步电机矢量控制的基本原理和关键技术，包括空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术、转子磁链观测技术以及矢量控制策略等。

详细阐述如何利用Matlab/Simulink搭建异步电机矢量控制系统的仿真模型，包括电机模型、控制器模型以及系统仿真模型的构建过程。

文章还将探讨仿真模型的参数设置、仿真过程以及仿真结果的分析方法。

通过本文的研究，读者可以深入了解异步电机矢量控制系统的基本原理和仿真方法，掌握基于Matlab/Simulink的仿真技术，为异步电机矢量控制系统的实际设计和应用提供有益的参考和借鉴。

本文的研究也有助于推动异步电机矢量控制技术的发展和应用领域的拓展。

二、异步电机基本原理异步电机，又称感应电机，是一种广泛应用于工业领域的电动机。

其基本原理基于电磁感应和电磁力作用。

异步电机主要包括定子（静止部分）和转子（旋转部分）。

定子通常由铁芯和三相绕组构成，而转子则可能由实心铁芯、鼠笼型或绕线型结构组成。

当异步电机通电时，定子绕组中的三相电流会产生旋转磁场。

这个旋转磁场与转子中的导体相互作用，根据法拉第电磁感应定律，会在转子导体中产生感应电动势和感应电流。

这些感应电流在旋转磁场的作用下，受到电磁力的作用，从而使转子产生旋转力矩，驱动转子旋转。

异步电机的旋转速度与定子旋转磁场的旋转速度并不完全同步，这也是其被称为“异步”电机的原因。

异步电机的旋转速度通常略低于旋转磁场的同步速度，这是由于转子导体的电感和电阻导致的电磁延迟效应。

基于Matlab_Simulink的异步电机矢量控制系统仿真

L ss Ls = － Ms － Ms L rr Lr = － Mr － Mr
－ Ms L ss － Ms － Mr L rr － Mr
－ Ms － Ms L ss － Mr － Mr L rr
R1 和 R2 分别为定、转子每相绕组的电阻。磁链方程：用 ψ s 和 ψ r 分别表示定子磁链和转子磁链的 i s 和 i r 分别表示定子电流和转子电流的列矩阵，列矩阵，则磁链方程可写为：
* 电流的给定信号 ism 和电枢电流的给定信号 * ist * ， i* i* 经过 Park 变换得到 i A 、与交流异步 B 、 C ， * *
{
U B = r2 i B + p ψ B
（ 1）
式中
iB 、 i C 通过电流滞环调节电机的反馈电流信号 i A 、 uB ， uC ，器后得到了交流异步电机的输入电压 u A ，监测三相异步电动机的转速，即可输出交流异步电机调速所需的三项变频电流。根据模块化建模的思想，将控制系统分割为各个功能独立的子其中主要包括：交流异步电机本体模块、矢模块，量控制模块、帕克变换模块、电流滞环控制模块、速度控制模块。通过这些功能模块的有机整合，
Simulation of Asynchronous Motor Vector Control System based on Matlab / Simulink
Jia Rui， Kang Jinping
（ North China Electric Power University， Beijing 102206 ， China） Abstract： In this paper， the mathematical model of the asynchronous motor was analyzed based on ABC coordinate system． A common and simple dynamic simulation model of asynchronous motor was given using Matlab / Simulink， and the model was applied to asynchronous motor vector control system． Based upon rotor flux orientation， the simulation model of the asynchronous motor vector control system was constructed． When using this model ， one only needed to transfer it to the workspace and input proper motor parameters， it is demonstrated that the model has quick rewith flexible， convenient ， intuitive and a series of advantages． Through the simulation of the asynchronous mosponse， tor vector control system， it is verified that this model was correct and effective． Key words： ABC coordinate system； asynchronous motor； vector control ； Matlab ； simulation

基于MATLAB的异步电动机直接矢量控制系统的建模和仿真资料

基于MATLAB的异步电动机直接矢量控制系统的建模和仿真***（江南大学物联网工程学院，江苏无锡214036）摘要：本文从异步电动机的数学模型着手介绍一种基于matlab/simulink的异步电动机仿真模型，使用时只需要输入不同的电机参数即可。

在此基础上设计一个典型的直接矢量控制系统，然后利用Simulink仿真软件对该控制系统运行情况进行仿真研究。

关键字：MA TLAB/SIMULINK；异步电机；矢量控制；仿真Modeling and Simulation of induction motor vector controlsystem Based on vector controlLuxiao(School of Communication and Control, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214036，China) Abstract：A simulation model of asynchronous motor is established based on MATLAB/SIMULATION according to its dynamic math-ematic model,the model can be conveniently used by inputting proper motor parameters,which is used in a typical direct vector system designed in this paper. Then the running situation of the vector control system is simulated and studied by using MATLAB/SIMULINK.Key words:MA TLAB/SIMULINK; asynchronous motor; vector control; simulation引言:异步电动机的动态数学模型是一个高阶，非线性，强耦合的多变量系统，虽然通过坐标变换可以使之降阶并化简，但并没有改变其非线性多变量的本质。

基于Matlab的交流电机矢量控制系统仿真

基于MATLAB交流异步电机矢量控制系统建模与仿真摘要：在分析异步电机的数学模型及矢量控制原理的基础上,利用MATLAB，采用模块化的思想分别建立了交流异步电机模块、逆变器模块、矢量控制器模块、坐标变换模块、磁链观测器模块、速度调节模块、电流滞环PWM调节器,再进行功能模块的有机整合,构成了按转子磁场定向的异步电机矢量控制系统仿真模型。

仿真结果表明该系统转速动态响应快、稳态静差小、抗负载扰动能力强,验证了交流电机矢量控制的可行性、有效性。

关键词：交流异步电机，矢量控制，MATLAB一、引言交流电动机由于动态数学模型的复杂性，其静态和动态性能并不是很理想。

因此在上世纪前期需要调速的场合下采用的都是直流电动机，但是直流电动机结构上存在着自身难以克服的缺点，导致人们对交流调速越来越重视。

从最初的恒压频比控制到现在的直接转矩控制和矢量控制，性能越来越优良，甚至可以和直流电机的性能相媲美。

本文研究交流异步电机矢量控制调速系统的建模与仿真。

利用MATLAB中的电气系统模块构建异步电机矢量控制仿真模型,并对其动、静态性能进行仿真试验。

仿真试验结果验证了矢量控制方法的有效性、可行性。

二、交流异步电机的矢量控制原理矢量控制基本思想是根据坐标变换理论将交流电机两个在时间相位上正交的交流分量，转换为空间上正交的两个直流分量，从而把交流电机定子电流分解成励磁分量和转矩分量两个独立的直流控制量,分别实现对电机磁通和转矩的控制,然后再通过坐标变换将两个独立的直流控制量还原为交流时变量来控制交流电机,实现了像直流电机那样独立控制磁通和转矩的目的。

由于交流异步电机在A-B-C坐标系下的数学模型比较复杂,需要通过两次坐标变换来简化交流异步电机的数学模型。

一次是三相静止坐标系和两相静止坐标系之间的变换(简称3s/2s 变换),另一次是两相静止和两相同步旋转坐标系之间变换(简称2s/2r 变换)。

通过这两次变换,就可以得到在任意旋转坐标系d-q 坐标系下交流异步电机的数学模型。

基于Matlab交流异步电机矢量控制系统的仿真建模_纪志成

Hysteresis current controller
Invertor
id iq Sum1 Reference speed 1/2 Sum 1/P Speed Motor model Load Torque alfa_beta2abc Position Torque To Workspace AC asynchronism motor
1 in_1
in_1
Usd
isd wr Frq Frd
out_1 in_2
isd
1 out_1
isd Frd 2 out_2 3 out_3 4 out_4
Frd 2 in_2 wr Frq 3 in_3
Usq
isd 和 isq 、转子绕组磁链 Ø
rd
和Ø
rd
，模块结构框图如图、Ø rq 。 rq
收稿日期：２００３－０７－２９修回日期：２００３－１２－１５基金项目：教育部重点科技项目（０３０８５）作者简介：纪志成（１９５９－），男，浙江杭州人，教授，博士，研究方向为电力电子与电气传动；薛花（１９７９－），女，江苏无锡人，硕士生，研究方向为电力电子与智能控制；沈艳霞（１９７３－），女，山东淄博人，讲师，博士生，研究方向为电力电子与电气传动。
2 所示，图 2 中的 Frd 、Frq 分别指代 Ø
图 2 中，isd 子模块和 isq 子模块负责求取 dq 两相相电流 isd 、 isq ，计算方程：对交流异步电机数学模型的电压方程式（1）（2）进行 abc/dq 变换，可得两相电机的电压方程式（6）：
Usq
Frd wr isq Frq Frq
U A = r1i A + pØ A U B = r1iB + pØ B U = r i + pØ C C 1C

基于MatlabSimulink的异步电机矢量控制系统仿真

基于Matlab/Simulink 的异步电机矢量控制系统仿真摘要在异步电机的数学模型分析中以及矢量控制系统的基础之上，利用Matlab/Simulink运用建立模块的思想分别组建了坐标变换模块、PI调节模块、转子磁链个观测模块、SVPWM等模块，然后将这些模块有机的结合，最后构成了异步电动机矢量控制的仿真模块，并且进行了仿真验证。

仿真结果分别显示了电机空载与负载情况下转矩、转速的动态变化曲线，验证了该方法的有效性、实用性，为电机在实际使用中打下了坚实的基础。

本文主要研究异步电机在矢量控制下的仿真。

使用Matlab/Simulink中的电气系统模块(PowerSystem Blocksets)将其重组得到新的模型并对其仿真，最后分析仿真结果得出结论。

关键词: 异步电机矢量控制 MATLAB/SIMULINK 变频调速目录摘要 (I)Abstract......................................................................................... 错误!未定义书签。

1 绪论 (1)1.1 电机及电力拖动技术的发展概况 (1)1.2 异步电动机的控制技术现状................................................. 错误!未定义书签。

1.3 仿真软件的简介及其选择..................................................... 错误!未定义书签。

1.4 论文的主要内容及结构安排................................................. 错误!未定义书签。

2 异步电动机的数学模型 (4)2.1 异步电动机的稳态数学模型 (4)2.2 异步电动机的动态数学模型 (5)2.3 本章小结 (7)3 矢量控制系统基本思路 (8)3.1 矢量控制的基本原理 (8)3.2 坐标变换 (9)3.3SVPWM调制 (21)3.3本章小结 (11)4 异步电机矢量控制系统仿真 (14)4.1矢量控制系统模型 (14)4.2仿真结果与分析 (15)4.5本章小结 (17)5结论与展望 (18)5.1结论 (18)5.2后续研究工作的展望 (19)参考文献 ....................................................................................... 错误!未定义书签。

异步电动机matlab与Simulink仿真设计

异步电动机matlab与Simulink建模与仿真设计摘要本文通过结合Matlab / Simulink中的模块和s函数，建立了鼠笼式异步电动机的模型，并进行了分析。

通过改进定子电流和定子磁链的方程式增加了模型的准确性。

文中给出了增加负载时定子电流，磁链以及转子速度转矩的仿真结果。

仿真结果表明在αβ两相同步静止坐标系下的模型可以更准确的反映运行中电机的实际情况。

关键词：Matlab / Simulink 异步电动机状态方程1 前言随着电力电子技术与交流电动机的调速和控制理论的迅速发展,使得异步电动机越来越广泛地应用于各个领域的工业生产。

异步电动机的仿真运行状况和用计算机来解决异步电动机控制直接转矩和电机故障分析具有重要意义。

它能显示理论上的变化,当异步电动机正在运行时,提供了直接理论基础的电机直接转矩控制(DTC),并且准确的分析了电气故障。

在过去,通过研究的异步电动机的电机模型建立了三相静止不动的框架。

研究了电压、转矩方程在该模型的功能,同相轴之间的定子、转子的线圈的角度。

θ是时间函数、电压、转矩方程是时变方程这些变量都在这个运动模型中。

这使得很难建立在αβ两相异步电动机的固定框架相关的数学模型。

但是通过坐标变换,建立在αβ两相感应电动机模型框架可以使得固定电压、转矩方程,使数学模型变得简单。

在本篇论文中,我们建立的异步电机仿真模型在固定框架αβ两相同步旋转坐标系下,并给出了仿真结果,表明该模型更加准确地反映了运行中的电动机的实际情况。

2 异步电动机的数学模型2.1 三相-两相变换矩阵（1）2.2电压方程矩阵作为转子感应电动机是短路鼠笼式, Urα , Urβ =0。

电压方程可以得到:7（2）根据方程(2)我们可以得出状态方程为：（3）这个方程和电流的定子磁链定向的关系是一样的。

（4）（5）根据公式(4)(5),我们有了异步电动机与定子磁链定向的状态方程和电流作为状态变量:（6）转矩方程是：（7）速度方程是：8（8）3基于simulink的异步电动机模型它提供了一个异步电动机在电力系统仿真模块(SimPowerSystems 7.0版本)的MATLAB的仿真,使电力系统变得更方便。

基于Matlab_Simulink的交流异步电机矢量控制系统

基于Matlab/Simulink 的交流异步电机矢量控制系统张文哲1，2（1.上海理工大学上海200093；2.德国科堡应用科技大学巴伐利亚州科堡96450）摘要：着眼于讨论交流异步电机的矢量控制方法，在了解以及分析了交流异步电机的数学模型和调频控制原理的基础上，设计了一种电机的矢量控制方法以及建立模型并进行仿真。

利用Matlab/Simulink 的强大建模仿真功能，设计了各个功能模块，如：ACR 模块、ASR 模块，PI 调节模块、坐标转换模块、磁通计算模块等。

并且整合这些独立的模块成为一个矢量控制调速系统。

仿真实验结果证明了该模型设计的合理性有效性。

实验图表数据表明该建模方法能达到准确控制调速系统的要求。

关键词：交流异步电机；Matlab ；矢量控制；建模仿真中图分类号：TN7文献标识码：A文章编号：1674－6236（2014）15-0165-03AC asynchronous motor vector control system based on Matlab/SimulinkZHANG Wen 鄄zhe 1，2（1.University of Shanghai for Science and Technology ，Shanghai 200093，China ；2.Hochschule Coburg ，Coburg 96450，Germany ）Abstract:This short essay come up with a modeling method about vector control system of AC asynchronous motor based on mathematical model of AC motor.Designed simulation model is made up by many independent function module ，like:ACR module ，ASR module ，PI regulator module ，Coordinate transformation module ，Magnetic flux calculation module and so on.The simulation experiment make clear that this model ’s method is accurate ，easy to realize and use.This model provide a checking method and research means for popularizing vector control system used in industry field.Key words:AC asynchronous motor ；Matlab ；vector control ；modeling and simulation收稿日期：2013-09-13稿件编号：201309097作者简介：张文哲（1989—），男，浙江德清人，硕士。

异步电机SVPWM矢量控制的Matlab仿真

异步电机ＳＶＰＷＭ矢量控制的Ｍａｔｌａｂ仿真①李瑾②（南昌工程学院电气工程学院　江西南昌３３００９９）摘　要　ＳＶＰＷＭ（ＳｐａｃｅＶｅｃｔｏｒＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）技术应用于交流异步电动机调速系统中不但改善了脉宽调制ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）技术存在的直流电压利用率偏低的缺点而且具有电机转矩脉动小、动态响应快、噪声低等优点。

本文以两相静止的αβ坐标系中异步电机的数学模型为基础，运用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件对采用转子磁场定向矢量控制策略的ＳＶＰＷＭ控制系统进行了仿真，仿真结果说明文中建立的三相异步电机仿真模型和所用的ＳＶＰＷＭ控制算法是正确和有效的。

关键词　空间矢量　脉宽调制　转子磁场定向　Ｍａｔｌａｂ中图法分类号　ＴＭ３４３文献标识码　ＡＤｏｉ：１０３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－１２６９２０２３０１００２ＭａｔｌａｂＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＳＶＰＷＭＶｅｃｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌＬｉＪｉｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｃｈａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００９９）ＡＢＳＴＲＡＣＴ　ＳＶＰＷＭｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｅｄｉｎＡＣａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｏｆｌｏｗＤＣｖｏｌｔａｇｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂｕｔｈａｖｅｌｉｔｔｌｅｍｏｔｏｒｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅ，ｆａｓｔｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｌｏｗｎｏｉｓｅａｄｖａｎｔａｇｅｓ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｓｉｍｕｌａｔｅｄＳＶＰＷＭｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｒｏｔｏｒｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｂｙＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｒｅｅｐｈａｓｅａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒａｎｄＳＶＰＷＭａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｕｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｒｅｃｏｒｒｅｃｔａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ　Ｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒ　Ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｒｏｔｏｒｆｌｕｘｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｍａｔｌａｂ１　前言空间电压矢量脉冲宽度调制（ＳＶＰＷＭ）控制策略是通过逆变器电压空间矢量的切换来得到接近圆形的旋转磁场，它具有比ＳＰＷＭ（ＳｉｎｕｓｏｉｄａｌＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）控制更好的性能如提高电压型逆变器的电压利用率，减小电机的转矩脉动并改善其动态特性等，其主要原因在于ＳＶＰＷＭ虽然不输出三相对称的ＰＷＭ波，但它在静态甚至暂态时都能产生准圆形旋转磁场，即它比ＳＰＷＭ更为直接地控制了交流电机的旋转磁场而不是象ＳＰＷＭ控制那样把控制重点放在波形的改进上［１］。

基于Matlab异步电动机矢量控制系统的仿真

基于Matlab转差频率控制的矢量控制系统的仿真概述：常用的电机变频调速控制方法有电压频率协调控制(即v／F比为常数)、转差频率控制、矢量控制以及直接转矩控制等。

其中，矢量控制是目前交流电动机较先进的一种控制方式。

它又有基于转差频率控制的、无速度传感器和有速度传感器等多种矢量控制方式。

其中基于转差频率控制的矢量控制方式是在进行U ／f恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对输出频率f进行控制的。

采用这种控制方法可以使调速系统消除动态过程中转矩电流的波动，从而在一定程度上改善了系统的静态和动态性能，同时它又具有比其它矢量控制方法简便、结构简单、控制精度高等特点。

Simulink仿真系统是Matlab最重要的组件之一，系统提供了标准的模型库，能够帮助用户在此基础上创建新的模型库，描述、模拟、评价和细化系统，从而达到系统分析的目的。

在此利用Matlab／Simulink软件构建了转差频率矢量控制的异步电机调速系统仿真模型，并对此仿真模型进行了实验分析。

矢量控制是目前交流电动机的先进控制方式，一般将含有矢量交换的交流电动机控制都称为矢量控制，实际上只有建立在等效直流电动机模型上，并按转子磁场准确定向地控制，电动机才能获得最优的动态性能。

转差频率矢量控制系统结构简单且易于实现，控制精度高，具有良好的控制性能、因此，早起的矢量控制通用变频器上采用基于转差频率控制的矢量控制方式。

基于此，本文在Mtalab/Simulink环境下对转差频率矢量控制系统进行了仿真研究。

1转差频率矢量控制系统由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

转差频率矢量控制是按转子磁链定向的间接矢量控制系统，不需要进行复杂的磁通检测和繁琐的坐标变换，只要在保证转子磁链大小不变的前提下，通过检测定子电流和旋转磁场角速度，通过两相同步旋转坐标系(M-T坐标系)上的数学模型运算就可以实现间接的磁场定向控制。

基于Matlab交流异步电机矢量控制系统的仿真建模

内容摘要
希望本次演示的内容能为广大读者提供有益的参考和启示，也期待着未来研究的新成果和新方向。
谢谢观看
未来研究方向
未来研究方向
交流异步电机矢量控制技术已经在许多领域得到了广泛应用，但仍然存在许多有待研究和改进的地方。例如，如何进一步提高控制系统的响应速度和稳态精度，如何解决矢量控制中的参数摄动和非线性问题，以及如何实现更为复杂的多电机协调控制等问题，都是今后需要深入研究的方向。随着、物联网等新技术的不断发展，也为交流异步电机矢量控制系统的研究与应用提供了新的机遇与挑战。
参考内容
交流电机矢量控制系统建模与仿真
交流电机矢量控制系统建模与仿真
随着电力电子技术和控制理论的不断发展，交流电机矢量控制系统在工业应用中越来越受到。本次演示将介绍基于MatlabSimulink的交流电机矢量控制系统建模与仿真的方法和步骤。
一、交流电机矢量控制系统建模
一、交流电机矢量控制系统建模
基于Matlab交流异步电机矢量控制系统的仿真建模
01 引言
03 仿真建模
目录
02 原理分析 04 实验验证
05 结论
07 参考内容
目录
06 未来研究断发展，交流异步电机矢量控制技术在许多领域得到了广泛应用。这种控制技术通过将交流电机的定子电流分解为直轴和交轴两个分量，分别进行控制，从而实现类似直流电机的控制效果。Matlab作为一种强大的仿真和计算工具，为交流异步电机矢量控制系统的研究和设计提供了便捷的平台。本次演示将介绍如何使用Matlab对交流异步电机矢量控制系统进行仿真建模，并通过实验验证其有效性。
三、结论与展望
三、结论与展望
本次演示介绍了基于MatlabSimulink的交流电机矢量控制系统建模与仿真的方法和步骤。首先，了解了交流电机的基本结构和工作原理；其次，建立了电压、电流、转矩和位置等变量的模型，并借助MatlabSimulink搭建了系统模型；最后，进行了系统仿真和数据分析。通过对比实测数据和仿真结果，验证了模型的准确性，并得出了系统性能的结论。

基于Matlab_Simulink异步电机矢量控制系统仿真

Electrical Drives
良好的抗负载扰动的能力。
５结束语
用ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ中的电气系统模块（ｐｏｗｅｒｓｙｓ－ｔｅｍｂｌｏｃｋｓｅｔ）构建动态矢量仿真系统，说明ＭＡＴＬＡＢ非常适合电机控制领域内的仿真及研究，在某些问题的研究中ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ能带来极大的方便并使效率极大提高。实验证明，用ＳＩＭＵＬＩＮＫ进行交流调速系统的动态仿真，具有方便、直观、灵活、精确的优点，是比较理想的仿真方法。
图９空载时的转矩仿真曲线图６ DQ-ABC 模块
３．３电流调节器模块
电流滞环ＰＷＭ控制用一个正弦波电流信号作为电流给定信号，将实际检测到的电动机电流作为反馈信号，两者比较后作为滞环比较器的输入，滞环比较器的输出直接去控制逆变电路相应功率开关器件的通断。电流调节器仿真模块的内部结构如图７所示，由三个滞环控制器和三个逻辑非运算器组成［３］。
ｕｍ２＝ｕｔ２＝０，则电压方程矩阵可简化为：
Lm p − ω1 Lm im1 um1 R1 + Ls p − ω1 Ls u ω L R1 + Ls p ω1 Lm Lm p it1 ⋅ t1 = 1 s 0 Lm p R2 + Lr p 0 0 im2 （１） ωs Lr R2 it 2 0 0 ωs Lm
３．１．１电流变换 ABC-DQ 模块
ＡＢＣ－ＤＱ模块完成从ＡＢＣ三相定子坐标系到ｄｑ坐标系的变换，在这个模块中，根据定子电流在ＡＢＣ三相定子坐标系下的分量，经过旋转变换，得出电动机定子电流在ｄｑ坐标系下的转矩分量ｉｑｓ和励磁分量Ｉｄｓ。模块的构造图如图３所示

异步电动机矢量控制系统Matlab仿真研究_毕业设计论文

毕业设计论文基于Matlab的异步电动机矢量控制系统的仿真研究1 引言交流调速技术在工业领域的各个方面应用很广，对于提高电力传动系统的性能有着重要的意义，由于电力传动系统的复杂性和被控对象的特殊性，使得对它的建模与仿真一直是研究的热点。

对其仿真研究不能像控制系统那样可用各环节简化传递函数来表示，这样会有很多重要环节被忽略，完全体现不了交流调速系统的整体结构和各个环节点上的信号状态。

对电气传动系统的建模仿真力求达到与实际系统相一致，matlab提供的simulink中的电力系统工具箱（pow erlib）能很好地满足这一要求。

以往对电气传动系统的仿真研究主要集中在电机的建模和仿真[4][5]，最近，许多对复杂电力传动系统的建模仿真方法已提出，主要有运用仿真工具箱对电力传动系统建模仿真[7]和将电力传动系统的功能单元模块化的仿真建模[3]。

这些方法都是在matlab/simulink环境下，结合电力系统工具箱对复杂电力传动系统建模仿真，但是没有分析powerlib运行原理。

状态空间分析方法对于电力传动系统的建模仿真是一种方便有效的方法，它被成功地应用到powerlib中，能够完成复杂电力传动系统的建模仿真，并且能够方便的进行波形分析和控制参数的调节。

本文基于文献[6][8]，用状态空间方法分析powerlib中各主要元件的建模原理，给出了powerlib模块的仿真原理和使用方法，并且基于异步电动机矢量控制系统实例描述了复杂电力传动系统建模仿真的过程，分析了仿真中的实际问题，通过改进仿真方法，提高了仿真效率。

2 电力传动系统的建模和状态空间描述电力传动系统的建模包括以下几个主要部分：电力逆变器、电力半导体开关、电动机以及控制系统。

对于一个含有非线性元素的电路（例如电力电子电路）不能直接用状态空间描述，然而可以把电力电子电路分成非线性和线性两部分，线性部分用状态空间描述，非线性部分用非线性模型描述。

这样整个系统可以看作一个前向通道是线性部分，反馈通道是非线性部分的反馈系统，如图1所示。

基于MatlabSimulink异步电机矢量控制系统仿真

基于Matlab/Simulink异步电机矢量控制系统仿真1、Matlab仿真程序及各仿真系统工作原理首先，读懂本文献并结合相关参考文献，分析异步电机矢量控制系统机构原理。

1.1矢量控制系统分析矢量控制系统的基本思路是以产生相同的旋转磁动势为准则,将异步电动机在静止三相坐标系上的定子交流电流通过坐标变换等效成同步旋转坐标系上的直流电流,并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制,以达到直流电机的控制效果。

所谓矢量控制，就是通过矢量变换和按转子磁链定向，得到等效直流电动机模型，在按转子磁链定向坐标系中，用直流电动机的方法控制电磁转矩与磁链,然后将转子磁链定向坐标系中的控制量经变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。

其中等效的直流电动机模型如图1所示，在三相坐标系上的定子交流电流i A、i B、i C，通过3/2变换可以等效成两相静止正交坐标系上的交流i sα和i sβ，再通过与转子磁链同步的旋转变换，可以等效成同步旋转正交坐标系上的直流电流i sm和i st。

图1矢量控制系统原理结构图其次，原理分析清楚后，利用Matlab/Simulink强大的仿真能力，建立交流异步电机控制系统的仿真模型。

由于老师所给文献篇幅有限，学生又查阅了相关文献，结合其他相关文献，将控制系统分为几个功能模块:转速调节模块、定子电流励磁分量模块、定子电流转矩分量调节模块和坐标变换模块等，将这些模块有机组合，就可在Matlab/Simulink中搭建出交流异步电机系统的仿真模型。

1.2转速（ASR）调节模型图2 转速控制模型1.3磁链(APsirR、ACMR)控制模型图3 磁链控制模型1.4转矩计算（ACTR）模型图4 转矩控制模型1.5坐标变换（2s/2r、2r/2s）模型图5 坐标变换模块模型1.6整体模型图6 整体模型2、仿真结果及分析由于学生能力有限，在按照相关文献上的程序编写后，大致模块已经建立出来，但是，在电机建模上不太清楚，不能完整的运行程序，故无法来改变参数来进行完整的仿真，希望老师能够谅解。

基于MATLAB_SIMULINK的异步电机矢量控制调速系统仿真优秀doc资料

基于MATLAB_SIMULINK的异步电机矢量控制调速系统仿真优秀doc资料文章编号:100022472(2000022*******基于M AT LAB SI M U L I NK的异步电机矢量控制调速系统仿真Ξ杨洋,张桂香(湖南大学机械与汽车工程学院,湖南长沙410082摘要:从异步电机矢量控制数学模型入手,介绍一种基于M A TLAB S I M UL I N K的异步电机按转子磁场定向的矢量控制系统仿真模型Λ该模型可通用于异步笼型电机,使用时只需输入不同电机参数即可Λ通过仿真实验验证了模型的正确性Λ关键词:异步电机;矢量控制;M A TLAB S I M UL I N K;仿真中图分类号:TM921.51文献标识码: ASi m ulati on of V ector Control Inducti on M otor A djusting Syste m Based on M A TLAB S I M UL I N KYAN G Yang,ZHAN G Gui2x iang(Co llege of M echan ical and A utomo tive Engineering,H unan U n iv,Changsha 410082,Ch inaAbstract:A si m ulati on model of vecto r con tro l inducti on mo to r adjusting syste m w ith the reference fra m e fixed to the ro to r is established.T he model can beconven ien tly used by inputting p roper mo to r para m eters.Si m ulati on s show the validity of the model.Key words:inducti on mo to r;vecto r con tro l;M A TLAB S I M UL I N K;si m ulati on0引言矢量控制理论的提出使异步电机调速性能达到甚至超过直流电机调速性能成为可能,而且运用矢量控制已成为当今交流变频调速系统的主流Λ在进行复杂的系统设计时,采取计算机仿真方法来分析和研究交流调速系统性能是非常有效和必要的Λ传统的计算机仿真软件包用微分方程和差分方程建模,直观性、灵活性差,编程量大,操作不便ΛM A TLAB是一个高度集成的软件系统,集科学计算、图象处理、声音处理于一体,具有极高的编程效率ΛM A TLAB提供的S I M UL I N K是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它具有模块化、可重栽、可封装、面向结构图编程及可视化等特点,可大大提高系统仿真的效率和可靠性ΛS I M UL I N K提供有Sink s(输出方式、Source(输入源、Ξ收稿日期:2000202229作者简介:杨洋(1970-,女,湖南长沙人,湖南大学硕士生.D iscrete (离散时间环节、L inear (线性环节、N on linear (非线性环节、Connecti on s (连接与接口、Ex tra (其他环节子模型库Λ用户可以方便定制和创建自己的模型、模块Λ在多种矢量控制方法中,按转子磁场定向的矢量控制运用较为普遍,本文将结合这种矢量控制和S I M UL I N K 的特点,介绍一种异步电机按转子磁场定向的矢量控制系统的建模仿真方法Λ模型将为同类调速系统提供有效、可靠的研究分析依据Λ1异步电机矢量控制系统的仿真模型异步电机的矢量控制相当于把直流电机换向器的功能通过控制的方法来实现,从而达到磁通和转矩单独控制的目的Λ根据感应电机的坐标变换理论,在三相坐标系下的定子输入的电流通过3s 2r 交换,由三相静止坐标变换为两相垂直的静止坐标,再通过从两相静止坐标系到两相旋转坐标系M ,T 轴的变换,并且使得M 轴沿转子总磁链矢量的方向,最终获得等效成同步旋转坐标系下的直流电流i m 1,i t 1,这样异步电机通过坐标变换,变成一台由i m 1,i t 1输入的直流电机Ζ矢量控制系统的构想就是模仿直流电机的控制方法,求得直流电机的控制量,经过相应的坐标反变换,重新获得三相输入电流(或电压,就能控制异步电机了Ζ根据异步电机理论,经坐标变换后,笼型异步电机在同步旋转坐标上按转子磁场定向的电压矩阵方程(转子短路,u m 2=u t 2=0为u m 1u t 10=R 1+L s p -Ξ1L s L m p -Ξ1L m Ξ1L s R 1+L s p Ξ1L m L m p L m p 0R 2+L r p 0Ξs L m 0Ξs L r R 2i m 1i t 1i m 2i t 2(1电机转子磁链与电流的关系为L m i m 1+L r i m 2=Ω2(2L m i t 1+L r i t 2=0(3将(2代入(1中第3行中,得:i m 2=-p Ω2R 2(4再代入(2解出i m 1:i m 1=-T 2p +1L m Ω2或得:Ω2=L m T 2p +1i m 1(5由式(1第4行可得:i t 2=-L m L r i t 1(6而由式(3第4行Ξs =-R 2Ω2i 2(7可将(6代入(7,并考虑到T 2=L r R 2,则Ξs =-L m i t 1T 2Ω2(8电机的电磁转矩公式为:T e =Mp L m L r i t 1Ω2(9电机运动方程为:T e -T l =J N pd Ξ d t (10其中,R 1,R 2为定转子电阻;T 2为转子励磁时间常数,T 2=L r R 2;L m 为定转子等效绕组间15第2期杨洋等:基于M A TLAB S I M UL I N K 的异步电机矢量控制调速系统仿真的互感,L m =(3 2L m 1;U m 1,U m 2为M T 轴坐标系中M 、T 轴定子电压;L s 为定子等效绕组的自感,L s =L m +L 11;i m 1,i t 1,i m 2,i t 2为M T 轴坐标系中M 、T 轴定向转子电流;L r 为转子等效绕组的自感,L r =L m +L 11;T e 电磁转矩;Ξ1为定子转速;N p 为极对数;Ξs 为转差;J 为转动惯量;Ξ为转子转速;Ω2为转子总磁链Ζ由上述式子可知,由于M T 坐标按转子磁场定向,在定子电流的两个分量之间实现了解耦,i m 1唯一决定磁链Ω2,当磁通不变时,i t 1则只影响转矩,与直流电机中的励磁电流和电枢电流相对应Ζ式(5,(8,(9,(10就是矢量控制的基本数学模型Ζ根据这些推导的式子,可以画出异步电机变压变频矢量控制系统结构图(图1Ζ图1中异步电机矢量变换数学模型如图2Ζ图2的模型中除根据(5,(9式绘得分解成磁通和转速的直流电机模型外,由转子频率和转差频率相加,得到定子频率信号,再经积分,即获得转子磁链的相位信号5,这是坐标变换所不可缺的参数Ζ如果将式(1展开,并代入式(2,(3,我们可以写出异步电机按转子磁场定向情况下的状态变量方程X α=A (Ξ1X +B U(11式中X =i m1i t 1Ω2,A (Ξ=ZΞ1L m R 2ΡL r -Ξ1-R 1L r ΡL m Ξ1ΡR 2L mL r 0-R 2L r ,B =L r Ρ00L r Ρ00,U =u m 1u t 1,Z =R 1L 2r +R 2L 2m ΡL r ,Ρ=L s L r -L 2m 从状态方程可以看出这是一个线性时变系统,虽然S I M UL I N K 中提供有状态方程模块,但主要是针对定常系统的,所以在S I M ULI N K 中用状态方程仿真电机系统较为不便Λ如希望用状态方程仿真,可直接在M A TLAB 中用M 文件编程建立仿真系统,只不过系统模型不如S I M UL I N K 所建的直观Λ本文主要的目的是在S I M UL I N K 下建立仿真模型,图1和图2的模型,可毫不费力地利用S I M UL I N K 提供的库模块来构建,这是后一节的重点Λ图1异步电机变压变频矢量控制系统结构图A 7R 为磁通调节器,A SR 为转速调节器25湖南大学学报(自然科学版2000年图2异步电机矢量变换数学模型2异步电机矢量控制系统的SI M UL I NK 仿真模型图1中,包含了坐标转换模块(2r 3s block ,电流控制型变频器模块(CSI block ,以及异步电机矢量变换模型(I nducti on m otor block ,这些模块可以由SI M UL I NK调用库模型分别建立,然后封装成Subsyste m Λ这里的坐标变换(2 3和图2中的坐标转换(3 2互为反变换Λ而电流控制型P WM 变压变频器的模型在M AT LAB 5.2中的POW ERS Y S 库中可以找到Λ这三个主要模块构造好后,其它环节也一样可以通过SI M UL I NK 模块库调入,输入不同参数,然后如图3连接,整个仿真模型就建好了Λ图中异步电机矢量变换模块展开内部结构如图4Λ系统中还包括两个P I 调节器,对应于图1中A 7R ,ASR ,这两个调节器也是定制好Subsyste m 后再封装而成Λ图3异步电机矢量控制变压变频调速SI M U L I NK 仿真模型3仿真实验35第2期杨洋等:基于M A TLAB S I M UL I N K 的异步电机矢量控制调速系统仿真图4异步电机矢量变换仿真模块(1仿真实验1转速输入设定为一阶跃函数,初值为100rad s (角频率,1s 后跃变为300rad s Λ磁通设为一定值1.1,由电流型逆变器给电机供电,让电机空载启动运行,仿真获得的转速、电磁转矩仿真曲线如图5,图6Λ图5电机输出速度仿真曲线图6电磁转矩仿真曲线(2仿真实验输入设定转速(角速度不变,300rad s ,磁通输入仍为1.1,电机空载启动,1s 后加入额定负载T L ,经SI M UL I NK 仿真模型仿真后得出的速度、电磁转矩曲线如图7,图8Λ图7电机输入速度仿真曲线图8电机电磁转矩变化曲线45湖南大学学报(自然科学版2000年项目: 科技支撑计划课题(2021BAG12A05-08定稿日期:2021-06-28作者简介:倪强(1987-,男,湖南益阳人,硕士研究生,研究方向为电力牵引交流传动及其控制技术。

基于MATLAB的异步电机转子磁场定向矢量控制系统仿真

科技论坛基于MATLAB 的异步电机转子磁场定向矢量控制系统仿真常伟（华北电力大学电气学院，北京100043）1概述异步电机是一个高阶、非线性、强藕合的多变量系统，数学模型比较复杂。

本文利用M ATLAB /Simulink 软件对异步电动机转子磁场定向控制系统动态过程建立仿真模型,并对控制方案进行仿真研究。

按转子磁场定向的矢量控制系统是已经获得实际应用的高性能调速系统，控制思想是在转子磁场定向的基础上,经过一系列的坐标变换,实现将三相异步电机像直流电机一样对磁场和转矩的解耦控制,注重转矩与转子磁链的解耦，实行连续控制，可获得较宽的调速范围，使异步电机的动静态性能有很大提高，所以，异步电机矢量控制技术已被广泛应用于高性能异步电机调速系统中。

2异步电机的数学模型对于笼型异步电机，转子侧电压为零,根据文献[1]可以建立异步电机在α-β静止坐标系下的数学模型以同步角速度旋转的两相直流旋转坐标d 、q 之间的变换,可以推导出异步电机在d 、q 坐标系上的数学模型的电压方程:式中U sd ，U sq 为定子电压在同步坐标系上分量，R s ，R r 为定子电阻和转子电阻，，为定子磁链在同步坐标系上的分量，，为转子磁链在同步坐标系上的分量，，分别为同步角速度和转差角速度,P 为微分算子。

磁链方程:式中，L s ，L r ，L m 分别为定子电感，转子电感和互感。

，为定子电流在同步坐标系上的分量，为转子电流在同步坐标系上的分量。

转矩方程：T e 表示为电机的电磁转矩，p 为电机极对数。

根据上面公式，可以得到下列关系式异步电机矢量控制系统的模型:图1为矢量控制系统的原理图。

图中转速调节器ASR 的输出是转矩调节器的给定转矩。

磁链调节器用于控制电机转子磁链，并设置了电流变换和磁链观测环节，转矩调节器ATR 和磁链调节器的输出分别是定子电流的转矩分量和励磁分量。

和，电流滞环控制PWM 逆变器控制电机定子三相电流。

图2是在M atlab/Simulink 环境下建立的异步电机转子磁场定向矢量控制系统仿真模型[3]。

基于MATLAB／SIMULINK异步电机矢量控制系统的仿真

基于MATLAB／SIMULINK异步电机矢量控制系统的仿真王君瑞;郭冀岭;沈霞
【期刊名称】《变频器世界》
【年(卷),期】2004(000)012
【摘要】本文根据交流电机矢量控制理论及异步电动机在同步坐标系下仿真结构图的建模设想，构成了异步电动机矢量控制系统的仿真模型，对其进行仿真分析，结果表明系统的稳，动态性能有很好的优越性。

【总页数】3页(P40-42)
【作者】王君瑞;郭冀岭;沈霞
【作者单位】西南交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM343
【相关文献】
1.基于MATLAB/SIMULINK异步电机矢量控制系统的仿真 [J], 何吉利;祝水琴
2.基于Matlab/Simulink异步电机矢量控制系统仿真 [J], 邵杰
3.基于Matlab/Simulink的模糊PID控制的异步电机矢量控制系统仿真 [J], 王翀;仝永臣
4.基于Matlab／Simulink的异步电机矢量控制系统仿真研究 [J], 邢绍邦;韩晓新
5.基于Matlab／Simulink异步电机矢量控制系统仿真 [J], 刘欢;樊后世;魏立峰;王健
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。