转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真 精品
基于三电平异步电机转差频率矢量控制的仿真研究
Ｓｉ ｌｔ ｎ Ｓｔ ｄ ｆ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｒｉ Ｓｌ ｒ ｑ ｅ ｃ ｍｕａ ｉ ｕ ｙ ｏ ｏ Ａｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ Ｍｏ ｏ ｎ ｉ Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｐ Ｃｏ ｔ Ｉ ａ ｅ ｏ ｒ ｅ １ｖ Ｉ ｎ ｒ ｓ ｎ Ｔｈ ｅ ． ｅ ｏ Ｂ ｅ
Ｋ ｙ ｗｏ ｄ ｅ ｒ ｓ：ｓ ｐ ｆｅ ｕ ｎ ｙ；ｔ ｒ ｅ ｌ ｖ ｌ ｉ ｌｔ ｎ；ｖ ｒａ ｌ ｅ ｕ ｎ ｙ ｓ ｅ ｄ ｒ ｇ ｌｔ ｎ ｌ ｑ ｅ ｃ ｈ ｅ － ｅ ；ｓｍｕ ａ ｉ ｉ ｒ ｅ ｏ ａ ｉｂ ｅ ｆ ｑ ｅ ｃ ｐ ｅ ｅ ｕ ａｉ ｒ ｏ
后感 应 电机 也 在 工 业 领 域 得 到 广 泛 的 普 及 ， 着 随
过 续 流二 极 管 并 对 电容 Ｃ 充 电 ， 该 相输 出 电压 则
为 Ｖ ＝ 一 Ｅ ２ ／。
Ｒ ＋， Ｊ Ｐ
１
一
坐 标 系 表 示 同 步 旋 转 坐 标 系 ， 中 其
（ ｇ ｅ ｚｔ ｎ 轴 固 定 在 磁 链 矢 量 上 ， （ｏｑ ｅ ｍａｎ ｔ ａｉ ） ｉ ｏ Ｔ ｔｒｕ ） 轴 超 前 轴 ９ 。 ０ 。该 坐 标 系 和 磁链 矢 量 一 起 在 空 间 以同 步 角 速 度 ｔ 旋 转 ， 控 制 的 基 本 方 程 式 Ｏ 其
如下 ：
ｌ
Ｌ
， Ｐ Ｊ
Ｏ Ｊ１
一 ｗＬ
Ｌ Ｐ Ｌ
Ｒ ＋ Ｌ Ｐ
一
一
， Ｐ Ｊ
一
电压 方 程 ：
三
Ｒ ＋ Ｌ Ｐ
Ｙ
Ｌ
Ｐ
Ｒ ４ －Ｌ Ｐ
式 中 ：。 “ “ ／ 分 别 为 定 、 子 电 压 的 转 矩 分 ｕ ／ ， ￣ ｒ ｔ 转 量 和励 磁 分 量 ； 为 定 子 电 阻 ； Ｌ Ｒ Ｌ ， 为 定 子 、 转 子 绕 组 自感 ； 为 微 分 算 子 ； 为 异 步 电 动 机 为例 ， 给 ｓ 以 当 和 Ｓ 导 通 触 发 脉 冲 ， 和 ｓ Ｓ 关 断 ， 源 对 电容 Ｃ 充 电 ， 电 。 如 忽略 Ｓ 和 ｓ： 压 降 ， 该 相 输 出 电 压 为 Ｖ ＝Ｅ 管 则 ／ ２ 。当 给 ｓ 和 Ｓ， 导通 触 发 脉 冲 时 ， 和 ｓ Ｓ。 关 断 ， 若 负 载 电 流 为 流 入 方 向 ， 电 源 对 电容 ｃ。 电 ， 则 充 电 流流 过 箝 位 二 极 管 Ｄ 和 Ｓ 此 时 该 相 输 出 端 电 压 Ｖ ＝ 若 负 载 电流 为 流 出 方 向 ， 流 先 流 过 ０； 电
转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真
此时加入负载后，在加入负载的一瞬间，转速略有下降，但过一 会儿基本能恢复。 5.1.2 加入积分环节 （1）Ki=10。
图 5.1 转差频率的异步电动机矢量控制仿真图 表 5.1 仿真模块参数
仿真模块参数值 电源 电动机 电压 Un 定子电阻 Rs 转子电阻 Rr 互感 Lm 漏磁系数 σ 加载时间 算法 0.0072 380V 频率 fn 0.435Ω 定子漏感 L1s 0.816Ω 转子漏感 L1r 0.0069mH 转动惯量 J 0.0056 极对数 P 负载设定 TL 0.45s 加载值 仿真参数 ode5 步长 G4 2 G5 30/pi 50Hz 0.002mH 0.002mH 0.19kg*m2 2 65N*m 1.00E-05 G6 Pi/30 510V
升降，整个调速过程更为平滑。工业用的变频器通常会使用这个方案。 根据系统原理图和式（2.1）至式（2.4）进行分析，转子磁链保持 不变的情况下，定子电流 i1t 决定电机转矩的大小（2.1），通过 i1t 可 以计算出 ωs 的大小（2.4），转子总磁链 Ψr 可由 i1m 可以计算出。通过 公式间的转换，在磁通大小不变的前提下，最终可以得到
135
（2）K=1。
电子技术
图 4.3 转速调节器模块 系统图中的其他模块，在 Simulink 模型库里都有现成模型，所以 PWM 模块、三相异步电动机模块、整流模块、测量模块等就不一一 例举，通过将上述模块整合到一起，可建立对转差频率矢量控制系统 原理图的仿真模型，完成仿真。如图 5.1 所示。仿真的参数表 5.1 所示。
图 4.1 函数运算模块 4.3 坐标变换模块 如图 4.2 所示，模块由 G3、dq0-to-abc、sin、cos 模块等构成， 主要是利用 Simulink 中的函数公式，搭建数学变换模型。实现二相 旋转坐标系到三相静止坐标的转换，dq0-to-abc 的输出是 PMW 的三 相调制信号，G3 对输出信号进行衰减，使其的幅值小于 1，满足输 出信号的要求。衰减系数可在调试时，先断开输出，根据信号的大 小计算衰减系数。
异步电动机矢量控制系统的仿真
异步电动机矢量控制系统仿真1.异步电机矢量控制系统的原理及其仿真1.1 异步电动机矢量控制原理异步电机矢量变换控制系统和直接转矩控制系统都是目前已经获得应用的高性能异步电机调速系统，对比直接转矩控制系统，矢量变换系统有可以连续控制，调速范围宽的优点，因此矢量变换控制系统为现代交流调速的重要方向之一。
本文采用的是转子磁场间接定向电流控制型交流异步电机矢量控制系统[1]，如图1所示。
图1矢量变换控制系统仿真原理图如果把转子磁链方向按空间旋转坐标系的M轴方向定向，则可得到按转子磁场方式定向下的三相鼠笼式异步电动机的矢量控制方程。
（1）（2）（3）（4）（5）上列各式中，是转子励磁电流参考值；是转差角频率给定值；是定子电流的励磁分量；是定子电流的转矩分量；是定子频率输入角频率；是转子速度；是转子磁场定向角度；是转子时间常数；和分别是电机互感和转子自感。
图4所示控制系统中给定转速与实际电机转速相比较，误差信号送入转速调节器，经转速调节器作用产生给定转矩信号，电机的激磁电流给定信号根据电机实际转速由弱磁控制单元产生，再利用式（1）产生定子电流激磁分量给定信号，定子电流转矩分量给定信号则根据式（2）所示的电机电磁转矩表达式生成。
、和转子时间常数Lr一起产生转差频率信号，与ωr相加生成转子磁场频率给定信号，对积分则得到转子磁场空间角度给定信号。
和经坐标旋转和2/3相变换产生定子三相电流给定信号、和，与定子三相电流实测信号、和相比较，由滞环控制器产生逆变器所需的三相PWM信号。
1.2 异步电机转差型矢量控制系统建模在MATLAB/SIMULINK环境下利用电气系统模块库中的元件搭建交流异步电机转差型矢量控制系统[2]，电流控制变频模型如图2所示。
图2 电流控制变频模型图整个仿真图由电气系统模块库中的元件搭建组成，元件的直观连接与实际的主电路相像似，其中主要包括：速度给定环节，PI速度调节器、坐标变换模块、磁场定向模块、滞环电流调节器、IGBT逆变器元件、异步电动机元件以及测量和显示模块。
异步电动机转差频率矢量控制系统仿真
异步电动机转差频率矢量控制系统仿真摘要:异步电动机本身是一个非线性、强耦合、高阶次的控制对象,经典的交流电机理论和传统的控制系统分析方法不能完全适用于异步电动机分析。
采用矢量控制策略,按转子磁场准确定向控制,转速采取转差频率控制,电动机定子电流频率始终跟随转子的实际转速同步升降,使转速的调节更为平稳。
关键词:异步电动机矢量控制转差频率因其结构简单、体积小、重量轻、价格便宜、维护方便等特点,异步电动机在生产和生活中得到广泛的应用。
随着新型电力电子元件的出现,使得异步电动机的调速成为可能。
但异步电动机本身是一个非线性、强耦合、高阶次的控制对象,经典的交流电机理论和传统的控制系统分析方法不能完全适用于异步电动机分析。
本文将矢量控制与转差频率控制相结合,在转速变化过程中,电动机的定子电流频率始终跟随转子的实际转速同步升降,使转速的调节更加平滑。
1 异步电动机转差频率矢量控制系统转差频率控制的异步电动机矢量控制系统的原理如图1所示。
该系统主电路采用SPWM电压型逆变器,这是通用变频器常用的方案。
转速采用转差频率控制,即异步电动机定子角频率由转子角频率和转差角频率组成,即:(如图1)由式(2)～式(4)可以看到,保持不变时,定子电流的转矩分量可以控制电动机转矩,同时也可以控制;定子电流的励磁分量可以控制转子磁链的大小。
如保证磁通不变,则,由式(4)可得:2 仿真系统模型系统的控制部分由给定、PI调节器、函数运算、二相/三相坐标变换、PWM脉冲发生器等环节组成。
其中给定环节有定子电流励磁分量和转子速度。
3 控制系统仿真电动机和变频器的参数如表1所示。
由表1知,电动机定子绕组自感Ls= Lm+L1s=(0.069+0.002)mH=0.071mH;电动机转子绕组自感Lr=Lm+L1r=0.071mH;电动机漏磁系数=0.056;转子时间常数=0.071/.816=0.087。
电动机给定转速1400r/min。
在启动后0.45s加载TL=65N·m。
异步电机矢量控制变频调速系统的仿真研究
第 １ ２期
张晓玲 ，等 异步电机矢量控制变频调速系统的仿真研究
设计控制 器时可 略去此 部分
～
给
图 １ 矢 量 变 换 控 制 系 统构 想
Ｆ ｇ １ Ｃｏ ｃ ｐ ｆｖ ｃ ｏ ｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｉ． ｎ ｅ ｔｏ ｅ ｔ ｒ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ
张 晓玲 ，许 伯 强
（ 北 电力 大 学 电气 与 电 子 工程 学 院 ，河 北 保 定 ０ １０ ） 华 ７ ０ ３ 摘 要 ：矢 量控 制 技 术 已经 成 为异 步 电机 一 种 主要 的控 制 方 式 ， 目前 更 是 高性 能 异 步 电机 变 频 调 速 系 统 的
主要 方法。根据异步 电动机 矢量控制 的基本原理 ，基于 Ｍａ ａ／ ｉｕｉｋ 件搭建 了按 转子磁 场定 向的矢 ｔｂ Ｓｍ ｌ 软 ｌ ｎ
量控 制 系统 的仿 真 模 型 ，分 析 了给 定转 速 突 变和 突加 负载 时 电机 的 运 行 情 况 ，并 给 出 了转 速 、 转 矩 、 电
流的仿真 波形 ，验证 了模型的正确性 ，结果表 明所建 立的调 速 系统具有 良好 的动 态性 能，实现 了系统 的
解耦 控 制 。
关键 词 ： 矢量 控 制 ；异 步 电机 ； 电磁 转 矩
既然 异步 电动 机 经 过 坐标 变换 可 以等 效成 直
越来越 重要 的地 位 。矢 量 控 制 成 功地 解 决 了交 流 电枢 电流 。 样 ，实现 了对交 流 电 动机 的磁 通 和转 矩 分 别 独立 流 电动机 ，那 么模 仿 直 流 电 动 机 的控 制 方 法 ，求 控制 。矢量控 制 实 现 的基 本 原 理是 通 过 测 量 和控 得 直流 电动机 的控 制量 ，再 经 过 相 应 的 坐标 反 变 制异 步电动 机定 子 电流 矢量 ，根据 磁 场 定 向原 理 换 ，就能 够控制 异 步 电 机 了 。所 构想 的矢 量 变 换 分别对 异步 电动 机 的励 磁 电流 和转 矩 电流 进行 控 控 制系统 如 图 １所 示 。 图 中给定 的反 馈 信 号 经过 制 ，从 而达到控 制 异 步 电动 机 转 矩 的 目的 。将 异 类似 于直 流调速 系 统 所用 的控 制 器 产 生励 磁 电流 步 电动 机的定 子 电 流矢 量分 解 为 产 生磁 场 的 电流 的给定 信号 和 电枢 电流的给 定信号 ，经过 反 分量 （ 磁 电流 ） 和产 生 转矩 的 电流分 量 （ 矩 旋转 变换 Ｖ 得 到 ：， ，再 经 过 二相／ 相 变 励 转 Ｒ Ｚ 电流 ）分 别加 以控 制 ，并 同时 控制 两 分 量 问 的幅 换得 到 ， ， 。把 这 ３个 电 流控 制信 号 和 由
异步电动机矢量控制系统设计及仿真
目录
目录
摘要..................................................................................................................................................I Abstract......................................................................................................................................II 第 1 章 绪论 ..........................................................................................................................1
中
现代交流调速系统在矢量控制技术出现以前多用恒压频比的控制策略，采 用这个控制策略的不足之处是在电动机低速转动或者在加减速、加减负载等动 态情况下，系统性能显著降低，致使交流调速系统在低速、启动时转矩的动态 响应以及整个系统的稳定度方面比直流调速系统逊色，这样就不能满足人们的 高精度需求。后来，交流异步电动机控制开始大踏步从标量控制向矢量控制迈 进了。下面就来简要介绍下矢量控制理论。
矢量控制发展起来的基础和核心理论支撑是坐标转换原理，机电能量转换 理论等一些电机学的概念。这一控制的根本思想方法其实就是将异步电动机模 仿成直流电动机来控制。只要建立出与三相交流绕 组等效的两相绕组，即可建 立与异步电动机等效的直流电机模型，再加上相应的比例积分调节环节，于是 就可按对直流电机的控制策略对异步电动机进行控制。因而使用矢量控制可以 实现对电机电磁转矩的动态实时控制，使得调速性能得以优化提高。这次毕设 中我根据这个思路成功地进行了 MATLAB 仿真。 关键词： 交流电动机； 矢量控制调速系统； 仿真
转差频率控制的异步电动机矢量控制调速系统的研究和仿真_王会涛
图. 坐标变换模块
另外，对于整流模块、% ,- 脉冲发生器模块、 异步电动机模块以及电机测量模块的模型构建，在 6 " = 6 ;／ 2 > $ ? = > @ A模型库里都有现成的模型可以直接 拿来使用，将以上模型组合到一起，最终可以得到 转差频率矢量控制调速系统的仿真模型，如图 B 所 示。 ! $ " 仿真结果 该系统是个复杂的系统，收敛是仿真的一大难 题，本文采用: 7 5 * ( " ;算法对系统进行仿真。在启动 ・ C / ( B ’时加载 #D) E B F $，该系统所用参数如下表 所示，仿真波形如图E所示。 从以上仿真结果，可以看出在起动和加载过程
图* 转速 % &调节器模块
中，电动机的转速、电压、定子电流和转矩的变化 过程。从图E 6可以看出随着频率的增加转速逐步提 高， 在&)C 的加载过程中， 转速有一定的波 / ( B ’ —( ’ —
. / ! / * 函数运算模块 函数运算模块的仿真图如图( 所示，它是根据
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转差频率矢量控制仿真报告(仿真参数详尽可靠)
目录一矢量控制的基本原理1.1异步电动机动态数学模型 (2)1.1.1异步电动机动态数学模型的性质 (2)1.2矢量控制技术思想 (2)1.3坐标变换 (3)1.3.1 坐标变换的基本思想和原则 (3)1.3.2 三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换 (4)1.3.3 两相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换 (6)二转差频率间接矢量控制调速系统的组成及工作原理2.1转差频率控制的基本概念 (7)2.2基于转差频率矢量控制调速系统的组成 (9)2.3基于转差频率间接矢量控制调速系统的工作原理 (9)三主电路及控制电路的设计3.1 PWM逆变电路 (11)3.2转速PI调节器设计 (11)3.3函数运算模块的设计 (12)3.4坐标变换模块的设计 (13)四转差频率间接矢量控制调速系统的Matlab仿真4.1仿真模型的搭建及参数设置 (14)4.1.1主电路模型的搭建 (15)4.1.2控制电路的模型搭建 (16)4.2仿真结果 (17)4.3仿真结果分析 (20)总结 (21)参考文献 (22)一矢量控制的基本原理矢量变换控制技术的诞生和发展奠定了现代交流调速系统高性能化的基础。
一般将含有矢量变换的交流电动机控制称之为矢量控制。
交流电动机是个多变量、非线性、强耦合的被控对象，采用参数重构和状态重构的现代控制理论概念可以实现交流电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解耦，实现了将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程，使交流调速系统的动态性能得到了显著的改善和提高，从而使交流调速取代直流调速成为可能。
1.1异步电动机动态数学模型基于稳态数学模型的异步电动机调速系统能够在一定范围内实现平滑调速，但是，如果遇到轧钢机，数控机床，机器人，载客电梯等需要高动态性能的调速系统或伺服系统，就不能完全适应了。
要实现高动态性能的系统，必须首先研究异步电动机的动态数学模型。
1.1.1异步电动机动态数学模型的性质交流电动机的数学模型和直流电动机的数学模型相比有本质的区别主要表现在以下几个方面：1）异步电动机变压变频调速时需要进行电压电流的协调控制，有电压和电流两个独立的输入变量。
交流电机矢量控制系统仿真设计
调节器输出限幅 上限 下限 75 -75 60 -60 13 -13
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流电机矢量控制系统仿真设计
比较方案： 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统
仿真结果如下
三相电流波形
定子磁链轨迹
转子角计算得到的转差频率给定
三相电流波形按比例放大
交流电机矢量控制系统仿真设计
比较方案： 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统
转速响应
经2r/3s变换的三相给定波形
电动机输出转矩
A相电流波形
交流电机矢量控制系统仿真设计
周思纬
明德笃行,自强日新 再见了，敬爱的重庆理工大学
交流电机矢量控制系统仿真设计
方案一：按转差频率控制的异步电动机矢量控制系统的仿真建模
转速调节模块
其中给定环节有定子电流励磁分量im*和转子速度n*。放大器G1、G2和积分 器组成了带限幅的转速调节器 ASR。根据角频率，经过转速调节器得到转矩 * im 电流的给定值
函数运算模块
它是根据定子电流的励磁分量，通过函数f（u）计算得到转差，后经过 和转子频率相加得到定子频率，根据定子频率和矢量转角的关系，对 进行 1 积分，最终得到定子电压矢量转角 。
交流电机矢量控制系统仿真设计
方案一：按转差频率控制的异步电动机矢量控制系统的仿真建模
初稿更改图像如下图：
交流电机矢量控制系统仿真设计
方案一：按转差频率控制的异步电动机矢量控制系统的仿真建模
函数运算器上的示波器组件也现实理想波形：
交流电机矢量控制系统仿真设计
比较方案： 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统 主电路：
交流电机矢量控制系统仿真设计
方案一：按转差频率控制的异步电动机矢量控制系统的仿真建模
转差频率控制交流异步电机矢量控制系统虚拟实验
转差频率控制交流异步电机矢量控制系统虚拟实验
张厚升;王艳萍;于兰兰;季画;谭博学
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2016(035)010
【摘要】在分析转速闭环转差频率控制的异步电机矢量控制调速系统基本工作原理的基础上,利用Matlab/Simulink建立了转差频率控制的异步电机矢量控制调速系统的动态仿真模型,给出了仿真参数,利用仿真结果详细分析了调速系统的起动过程、加载过程,验证了所建调速系统模型的实用性与可行性,该调速系统仿真模型对于研究和开发异步电机调速系统具有重要意义.
【总页数】5页(P90-94)
【作者】张厚升;王艳萍;于兰兰;季画;谭博学
【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049
【正文语种】中文
【中图分类】TM921
【相关文献】
1.基于模糊控制的直线感应电动机转差频率矢量控制系统 [J], 王玉华;党智乾;王世荣;王蔚;易农
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4.感应电机转差频率矢量控制系统仿真分析 [J], 赵睿
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异步电机矢量控制M精编b仿真实验
异步电机矢量控制M精编b仿真实验The pony was revised in January 2021基于Matlab/Simulink异步电机矢量控制系统仿真一．理论基础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1-1所示，在三相坐标系上的定子交流电流iA、iB、iC ，通过3/2变换可以等效成两相静止正交坐标系上的交流isα和isβ，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ism和ist。
图1-1 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型从图1-1的输入输出端口看进去，输入为A 、B 、C 三相电流，输出为转速ω，是一台异步电动机。
从内部看，经过3/2变换和旋转变换2s/2r ，变成一台以ism 和ist 为输入、ω为输出的直流电动机。
m 绕组相当于直流电动机的励磁绕组，ism 相当于励磁电流，t 绕组相当于电枢绕组，ist 相当于与转矩成正比的电枢电流。
按转子磁链定向仅仅实现了定子电流两个分量的解耦，电流的微分方程中仍存在非线性和交叉耦合。
采用电流闭环控制，可有效抑制这一现象，使实际电流快速跟随给定值，图1-2是基于电流跟随控制变频器的矢量控制系统示意图。
图1-2矢量控制系统原理结构图通过转子磁链定向，将定子电流分量分解为励磁分量i sm 和转矩分量i st ，转子磁链r 仅由定子电流分量i sm 产生，而电磁转矩e T 正比与转子磁链和定子电流转矩分量的乘积，实现了定子电流的两个分量的解耦。
异步电机矢量控制MATLAB仿真实验 (2)
学号：课程设计题目异步电机矢量控制MATLAB仿真实验(矢量控制部分)学院自动化学院专业自动化专业班级姓名指导教师曹雪莲2015 年 1 月7 日目录摘要 (1)1异步电动机矢量控制原理 (2)2坐标变换 (3)2.1坐标变换的基本思路 (3)2.2三相—两相变换（3/2变换） (4)2.3静止两相-旋转正交变换（2s/2r） (5)3转子磁链计算 (6)4矢量控制系统设计 (7)4.1按转子磁链定向矢量控制系统的电流闭环控制方式 (7)4.2MATLAB系统仿真系统设计 (8)4.3PI调节器设计 (10)5仿真结果 (12)5.1电机定子侧的电流仿真结果 (12)5.2电机输出转矩仿真结果 (13)5.3电机的转子速度及转子的磁链仿真结果 (13)心得体会 (15)参考文献 (16)附录 (17)摘要随着电力电子技术和自动化技术的不断发展，促进了交流异步电动机取代直流电机成为工业传动的主体，而矢量控制理论是实现这一转变的关键技术之一，由于交流异步电机是高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
在矢量控制理论下通过坐标变换，可以消除瞬变过程中的周期性时变系统和降低方程阶数，从而简化数学模型。
可以通过对磁链的控制改善电机静态和动态性能。
矢量控制是在电机学、电磁学和坐标变换的基础上发展起来的一种先进的电机控制策略。
建立异步电动机矢量控制系统的仿真模型，能有效节省控制系统的α-）设计时间，及时验证控制系统算法的正确性。
本文采用二相静止坐标系（β电机模型，利用MATLAB/SIMULINK完成异步电机的矢量控制仿真。
仿真结果给出了转速、转矩、定子侧电流的波形图，并根据转速、转矩、电流波形相关参数进行分析。
关键词：矢量控制异步电机Matlab仿真11异步电动机矢量控制原理矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电机转矩的目的。
异步电动机矢量控制系统仿真模型设计本科本科毕业论文
异步电动机矢量控制系统的仿真模型设计中文摘要：矢量控制是在电机统一理论、机电能量转换和坐标变换理论的基础上发展起来的，它的思想就是将异步电动机模拟成直流电动机来控制，通过坐标变换，将定子电流矢量分解为按转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现磁通和转矩的解耦控制，达到直流电机的控制效果。
本文针对异步电动机磁链闭环矢量控制进行研究和探索。
通过空间矢量的坐标变换，对系统进行建模，其中包括直流电源、逆变器、电动机、转子磁链电流模型、ASR、ATR、AΨR 等模块。
并对控制系统进行了MATLAB/Simulink仿真分析。
关键词：异步电动机、矢量控制、MATLAB仿真Abstract：Vector control(VC) is based on motor unification principle,energy conversion and vector coordinate transformation theory.By transforming coordinate, The stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively.So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. This paper does some research works of the asynchronous motor flux vector control closed-loop research and exploration. Through the space vector coordinate transformation, and the modeling of system,including DC power supply, inverter, AC motor, rotor flux current model, the ASR, ATR,AΨR and modules. And the control system is MATLAB/Simulink analysis.Key Words：Asynchronous Motor,Vector Control,MATLAB Simulation一、绪论1、交直流调速系统的相关概念及比较交流调速系统是以交流电动机作为控制对象的电力传动自动控制系统。
矢量控制异步电动机调速系统仿真设计
摘要近年来，随着电力半导体器件及微电子器件特别是微型计算机及大规模集成电路的发展，再加上现代控制理论，特别是矢量控制技术向电气传动领域的渗透和应用，使得交流电机调速技术日臻成熟。
以矢量控制为代表的交流调速技术通过坐标变换重建电机模型，从而可以像直流电机那样对转矩和磁通进行控制，交流调速系统的调速性能已经可以和直流调速系统相媲美。
因此，研究由矢量控制构成的交流调速系统已成为当今交流变频调速系统中研究的主要发展方向。
最后，综合矩阵变换的控制策略及异步电动机转子磁场定向理论，采用计算机仿真方法分别建立了矩阵变换仿真模型以及基于矩阵变换的异步电动机矢量控制系统仿真模型，对矩阵变换的控制原理、输入、输出性能以及矢量控制系统的优质的抗扰能力及四象限运行特性进行分析验证，展现了该新型交流调速系统的广阔发展前景，并针对基于矩阵变换的异步电动机矢量控制系统的特点，着重对矢量控制单元进行了软件设计。
本设计研究的是矢量控制的异步电动机的调速系统，采用MATLAB软件在其simulink中进行仿真。
关键词：坐标变换矢量控制异步电动机MATLAB simulink仿真ABSTRACTIn recent years, with the development of the power semiconductor device，the microelectronics component, the microcomputer and large-scale integrated circuit and modern control theory, especially the penetration from vector control technology to electric drive field and application, the feasible AC motor speed regulation technology has become more mature day by day.Depend on the control principle of the MC and the rotor-flux orientation theory, and using the computer simulation technology, the simulation model of the MC and the matrix converter fed induction motor vector control drive system has been build. The input-output characteristic and the ability of four-quadrantoperation have been testified, which has proved that the system has wide application field. The software of the vector control unit was designed at the end.This design is the study of vector control of the induction motor speed control system,using MATLAB software in its simulink simulation.Key words: matrix converter vector control induction motor MATLABsimulink simulation.目录1摘要......................................................................................... ABSTRACT .. (I)一.绪论 (4)1.1引言41.2 交流调速技术概况71.3仿真软件的发展状况及应用81.4 MATLAB 概述81.5 Simulink 概述11二.矢量控制理论 (12)2.1 异步电机的动态数学模型122.2 坐标变换162.2.1变换矩阵的确定原则162.2.2功率不变原则162.3矢量控制182.3.1 问题分析182.3.2直流电机的转矩控制182.3.3异步电机的转矩分析192.3.4 矢量控制原理19三. 总体模块设计 (22)3.1矢量控制结构框图223.2各子系统模块233.2.1求解磁链模块233.2.2 求解转子磁链角模块243.2.3 ids*求解模块243.2.4 iqs*求解模块253.2.5 ABC到DQ坐标变换模块253.2.6 DQ到ABC坐标变换模块263.3 电机参数设置263.4矢量控制环节模块283.5矢量控制的异步电动机调速系统模块28四. Simulink 仿真 (30)五. 结论 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录1 3s/2r 坐标变换 (41)附录2 ω*=100和ω*=150时的比较 (43)一.绪论1.1引言交流电机特别是鼠笼异步电机，由于结构简单、制造方便、价格低廉，而且坚固耐用、惯量小、运行可靠、很少需要维护、可用于恶劣环境等优点，在工农业生产中得到了广泛的应用。
转差频率矢量控制系统仿真
目录转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真 (1)引言 (1)1 转差频率矢量控制概述 (1)2 转差频率控制的基本原理 (3)2.1 控制原理叙述 (3)2.2 转差频率控制系统组成 (6)3转差频率矢量控制系统构建 (7)4 转差频率矢量控制调速系统仿真和分析 (8)4.1 仿真模型的建立 (8)4.1.1转速调节器模块 (8)4.1.2 函数运算模块 (9)4.1.3 坐标变换模块 (9)4.1.4电动机转差频率矢量控制系统的仿真模型 (10)4.2仿真条件 (11)4.3仿真结果 (11)5结语 (14)参考文献 (15)转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真引言电动机调速是电动机应用系统的关键环节。
在１９世纪，高性能的可调速传动控制大多采用直流电动机。
但直流电动机在结构上存在难以克服的缺点，即存在电刷和机械换向器，使得直流电动机事故率高，维修工作量大，容量受到换向条件的制约，而交流电动机结构简单，造价小，坚固耐用，事故率低，容易维护，因此２０世纪８０年代以后，，交流调速技术开始迅速发展，并陆续出现了一些先进可靠的交流调速技术，首先是变压变频调速系统（ＶＶＶＦ），后来出现了转差频率矢量控制，无速度传感中矢量控制和直接转矩控制（ＤＴＣ）等。
其中，转差频率矢量控制系统结构简单且易于实现，控制精度高，具在良好的控制性能，因此，早期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Ｍatlab/Simulink环境下对转差频率矢量控制系统进行了仿真研究。
１转差频率矢量控制概述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。
上世纪70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。
矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
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转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真摘要本文主要进行MATLAB对异步电动机转差频率控制系统仿真，分析异步电动机转差频率控制技术的主要控制方法、基本组成与工作原理。
在此基础上介绍了异步电动机的坐标变换，对异步电动机转差频率矢量控制系统的基本原理进行了阐述。
最后，对仿真结果进行分析，总结出如下结论：采用转差频率矢量控制的矢量控制系统具有良好的控制性能。
关键词：转差频率，矢量控制，异步电动机Induction Motor Slip Frequency Indirect Vector ControlOf Matlab SimulationAbstractThis paper focuses on the matlab simulation of the asynchronous motor speed regulation system.Firstly , this paper analyzes the main control method , basic composition and working principle of the induction motor slip frequency control technology.Secondly , this paper analysis the dynamic model of asynchronous motor and further introduces the coordinate transfer and the basic principle of motor slip frequency vector control system. At the same time , the simulation work to prove its feasibility.Finally , according to analysis of the simulation results , the conclusions are as follows simply slip frequency control is always with poor load capacity , on the contrary the vector control applications can enhance the ability to regulate the motor of the torque and without voltage compensation.Key words:slip frequency,vector control,induction motor目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1现代交流调速技术的发展 (1)1.1.1异步电动机交流调速系统的类型 (2)1.1.2交流调速系统的发展趋势和动向 (2)1.2 MATLAB和Simulink概述 (2)1.3转差频率控制的调速系统 (4)1.3.1转差频率控制的基本概念 (4)1.3.2基于异步电动机稳态模型控制的转差频率控制规律 (5)2异步电动机转差频率间接矢量控制交流调速系统 (8)2.1异步电机的特点 (8)2.2三相异步电动机的多变量非线性数学模型 (8)2.2.1电压方程 (9)2.2.2磁链方程 (10)2.2.3转矩方程 (11)2.2.4电力拖动系统运动方程 (12)2.3矢量控制技术思想 (13)2.3.1坐标变换 (14)2.3.2交流异步电机在两相任意旋转坐标系上的数学模型 (19)2.3.3异步电机在两相静止坐标系（ 坐标系）上的数学模型 (21)2.3.4异步电机在两相同步旋转系上的数学模型 (22)2.3.5三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程 (22)2.4基于转差频率矢量控制调速系统的组成 (23)2.4.1基于转差频率间接矢量控制调速系统的工作原理 (23)2.4.2异步电动机转差频率间接矢量控制公式推导 (24)3主电路与控制电路 (26)3.1 PWM逆变器 (26)3.2控制电路的设计 (27)3.2.1转速PI调节器的设计 (27)3.2.2函数运算模块的设计 (28)4 转差频率间接矢量控制的MATLAB仿真 (30)4.1仿真模型的搭建及参数设置 (30)4.1.1主电路模型 (30)4.1.2控制电路的模型搭建 (31)4.2仿真结果与分析 (33)4.2.1仿真波形图 (33)4.2.2仿真结果分析 (35)4.3本章总结 (35)参考文献 (36)致谢 (37)1绪论1.1现代交流调速技术的发展交流技术诞生于19世纪，但由于其性能无法与直流调速技术相比，所以过去的直流调速技术一直在电气传动领域中占统治地位。
直到20事件50年底中期，晶闸管研制成功，开创了电力电子技术发展的新时代。
在工业化的进程中,电动机作为将电能转换为机械能的主要设备。
实际应用中要求电机一方面要具有较高的机电能量转换效率；另一方面能够根据生产工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。
电动机的调速性能如何，对节省能量，提高产品质量，提高劳动生产率有着直接的决定性影响。
因此,调速技术一直是研究的热点。
长期以来,直流电动机由于调速性能优越而掩盖了结构复杂等缺点广泛的应用于工程过程中。
直流电动机在额定转速以下运行时,保持励磁电流恒定,可用改变电枢电压的方法实现恒定转矩调速;在额定转速以上运行时,保持电枢电压恒定,可用改变励磁的方法实现恒功率调速。
同时采用转速、电流转速双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。
因此,20世纪80年代以前,在变速传动领域中,直流调速一直占据主导地位。
交流电动机自1885年出现后，由于没有理想的调速方案，因而长期用于恒速拖动领域，近些年来,科学技术的迅速发展为交流调速技术的发展创造了极为有利的技术条件和物质基础。
1.电力电子器件的不断更新。
迄今为止,电力电子器件的发展经历了分立换流关断器件（晶闸管元件），自关断器件（GTR、GTO、VDMOS、IGBT）,功率集成电路PIC,智能模块IPM,专用功率器件模块ASPM,使得变频装置在性能与价格比上可以与直流调速装置相媲美。
2.先进的调制技术的出现。
20世纪60年代中期,德国ASchonung等人率先把通信系统中的调制技术推广应用于变频调速中，即PWM技术。
PWM技术的发展和应用优化了变频装置的性能，而且更重要的意义是抑制逆变器输出电压或电流中的谐波分量,从而降低或消除了变频调速时电机的转矩脉动,提高了电机的工作效率,扩大了调速系统的调速范围。
3.矢量控制技术和直接转矩控制技术的提出。
1975年,德国学者FBlaschke提出了矢量变换控制原理,采用参数重构和状态重构的现代控制理论概念实现了交流电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解藕,实现了将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程。
1985年,德国鲁尔大学的M Depenbrock对时空间理论的研究,提出了直接转矩控制理论，以转矩和磁通的独立跟踪自调整并借助于转矩的Band-Band控制来实现转矩和磁通直接控制。
4.微型计算机控制技术的发展。
单片微机MCS，DSP，→精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer RISC)为控制核心的微机控制技术使得交流调速从模拟控制迅速走向数字控制。
数字化使得控制器对信息处理能力大幅度提高，各种计算轻易实现，从而交流调速的现代控制方法终于得以完全实现。
交流调速系统与直流调速系统相比，具有如下特点：（1）容量大。
（2）转速高且耐压高。
（3）交流电机的体积，重量，比同等容量的直流电机小，且结构简单，经济可靠，惯性小。
（4）交流电机环境适应力强，坚固耐用，可以在十分恶劣的环境下使用。
（5）高性能，高精度的新型交流拖动系统已达到同直流拖动系统一样的性能指标。
（6）交流调速系统表现出显著的节能。
1.1.1异步电动机交流调速系统的类型由异步电动机工作原理可知,异步电动机从定子传入转子的电磁功率e P 可分为两部分:一部分e P P )s -1(=Ω是拖动负载的有效功率；另一部分是转差功率s m P sP =,与转差率s 成正比。
转差功率如何处理,是消耗掉还是回馈给电网,可衡量异步电动机调速系统的效率高低。
因此按转差功率处理方式的不同可以把现代异步电动机调速系统分为三类:(1)转差功率消耗型调速系统。
(2)转差功率回馈型调速系统。
(3)转差功率不变型调速系统。
1.1.2交流调速系统的发展趋势和动向1．智能化控制方法对交流调速系统的影响研究，主要针对电机参数的不确定性、纯滞后或非线性耦合等特性,以及电机转子参数估计的不准确及参数变化的影响都会造成定向坐标的偏移，模糊控制、人工神经网络通过输入、输出信息进行仿人思维的智能化控制方法开始引入到交流调速系统中,成为交流调速控制技术新的研究方向。
取消通过机械连接的测速发电机及其他测速传感器,实现无硬件测速传感器的交流调速系统。
2.改善交流调速系统效率的方法研究。
主要措施是降低电力电子器件的开关损耗。
如电力电子器件在零电压或电流下转换,即工作在所谓“软开关”状态下,从而使开关损耗降低到零。
3.中压变频装置的研究。
4.系统可靠性的研究。
提高系统的可靠性主要通过两个途径:一是提高部件的设计和制造水平；二是利用冗余和容错技术。
利用马尔柯夫过程理论对容错控制系统进行可靠性建模,研究冗余和容错系统的硬件结构和软件设计也是交流调速研究的新领域,是热点课题之一。
1.2 MATLAB 和Simulink 概述MATLAB 是国际上仿真领域最权威、最实用的计算机工具。
它是MathWork 公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化数学软件，被誉为“巨人肩上的工具”。
MATLAB 是一种应用于计算技术的高性能语言。
它将计算、可视化和编程结合在一个易于使用的环境中，此而将问题解决方案表示成我们所熟悉的数学符号，其典型的使用包括:.数学计算.运算法则的推导.模型仿真和还原.数据分析，采集及可视化.科技和工程制图.开发软件，包括图形用户界面的建立MATLAB是一个交互式系统，它的基本数据元素是矩阵，且不需要指定大小。
通过它可以解决很多技术计算问题，尤其是带有矩阵和矢量公式推导的问题，有时还能写入非交互式语言如C和Fortran等。
MATLAB的名字象征着矩阵库。
它最初被开发出来是为了方便访问由LINPACK和EISPAK开发的矩阵软件，其代表着艺术级的矩阵计算软件。
MATLAB在拥有很多用户的同时经历了许多年的发展时期。
在大学环境中，它作为介绍性的教育工具，以及在进阶课程中应用于数学，工程和科学。