基于MATLABSIMULINK的交流电机调速系统建模仿真

控制系统仿真姓名：

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2012年11月02日

越优势被应用于各个行业。设统得到了迅速的发展，现在交流调速系统已逐步取代大部分直流调速系统。计内目前交流调速已具备了宽调速范围、高稳态精度、快动态响应、高工作效率以及可容

。随着电力电和要子变流技术和交流电机控制理论的发展，出现了许多新型变流装置和交流电机的调速控求制方法。众所周知，异步电动机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，再加上在变流装置的非正弦供电条件下运行，使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现代交流调速系统。采用计算机仿真的方法来分析研究交流电机及其调速是解决这类工程问题的一种有效工具。

要求：利用目前国际上最流行的仿真软件之一MATIAB／SIMULINK，建立一个通用的仿真模型。然后用到直接转矩控制系统中去，对该系统进行仿真研究。

第一章引言

1.1研究背景直流调速系统的主要优点在于调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动

态性能。在相当长时期内报

告主

要

展。交流电动机自1985年出现后章节

领域。20世纪70年代后

步取代大部分直流调速系统。目前

、动态特性均可以与直流调速系统相媲美。

与直流调速系统相比

容量大1．

4交流电动机环境使用性强5 高性能、高精度的新型交流拖动系统已达同直流拖动系统一样的性能指标

6交流调速系统能显著的节能从各方面看系统。 MATLAB/SIMULINK软件的优势：1.2

计算机仿真技术在交流调速系统的应用

系统的实时仿真可以较容易地实现[1]。如matlab软件已经能够在计算机中全过程地仿真交流调速系统的整个过程。matlab语言非常适合于交流调速领域内的仿真及研究能够为某些问题的解决带来极大的方便并能显著提高工作效率。随着新型计算机仿真软件的出现交流调速技术必将在成本控制、工作效率、实时监控等方面得到长足进步[2][3]。

第二章交流调速系统：

2.1交流调速系统原理与特性

交流电机包括异步电动机和同步电动机两大类。对交流异步电动机而言

/p (r/min) 2-1 ）n=60f（1-s

都可以及改变转率sf从转速公式可知改变电动机的极对数p 达到调速的目的。 : n=60f/p (r/min) 2-2,对同步电动机而言同步电动机转速为

由于实际使用中同步电动机的极对数pVVVF是固定的,

(即通常说的变频调速)。运用到实际中的交流调速系统主要有变级调速系统、串级调速系统、调压调速系统、变频调速系统[4]。 (1)变极调速系统

调旋转磁场同步速度的最简单办法是变极调速。通过电动机绕组的改接使电机从一种极数变到另一种极数从而实现异步电动机的有级调速。变极调速系统所需设备简单价三速以上的变极电机绕组结构,格低廉工作也比较可靠但它是有级调速一般为两种速度．

本上平行移动转差功率不变它是当前交流调速的主要方向[6]。调压调速系统的优点是线路简单价格便宜使用维修方便本文主要针对交流调压调速系统进行MATLAB仿真。下面对交流调压调速系统的原理及机械特性进行介绍。

交流调速系统仿真模型2.2．

图4-2 电压坐标3/2变换仿真模块

图表4-3 电流2/3坐标变换仿真模块

4.3 磁链、转矩控制模型

磁链控制采用两点式调节、转矩控制采用三点式调节

4-4 磁链控制器图

转矩控制器图4-5

磁链幅值，磁链当前扇区判断模型图4-6

磁链幅值计算采用matlab函数，其表达式为Sqrt(u(1) 2+u(2) 2)。磁链当前 所在扇区判定选用simulink的s一Funetion来实现。

4.3 异步电动机直接转矩控制系统的仿真参数与结果

仿真电机参数如下:额定功率为2.354KW，额定电压为380V，额定转速为1500r/min;转动惯量为0.09kg·mZ，极对数为2，定子电阻为0.54。，转子电阻为0.79。，定子电感为2.smH，转子电感为2.smH，定转子互感为66.24mH，频率为工频50赫兹，取摩擦系数为0。

系统给定值如下:给定磁链为0.5，给定转矩为30N·M，负载转矩为0N*M，给定直流电压为308V；给定磁链容差为0.01Wb，给定转矩容差为0.1N*M。

直接转矩控制系统的磁链轨迹4-8 图

4-9 图转矩响应波形

直接转矩控制系统的三相定子电流波形图4-10

直接转矩控制系统的定子电压波形4-11图

[1] 薛定宇—MATLAB语言[M] 1998

[2] 吴安顺1999 [M]

[3] 2000[M]

胡崇岳

[4] [M] 2003张少军

[5] 林伟200134(12A)

[J]

134-138

[6] 肖倩华7-9动[J]

2001(4)

第五章总结与展望

直接转矩控制系统是通过直接控制逆变器的开关状态进而控制电动机的电压状态，从而控制电动机的磁链和转矩，使磁链轨迹近似为圆形。直接转矩控制系统的结构简单，性能良好，应用范围较大，具有很大的实用价值。将现代控制理论应用于直接转矩控制技术的研究，无疑是这种新技术的发展趋势，也是当今值得深入研究的课题。

在做设计的时候我对异步电机数学模型做了一个简单的了解，了解了定子转子的磁链的模型，查阅了大量的资料了解了直接转矩控制系统在运动控制中的优点与缺点。我软件对直接转矩控制系统进行仿真，验证了直接转矩控制理论的正确性。Matlab 利用．