交流电机调压调速系统(matlab)正文
PWM调速系统
12009测控上海电力学院信控系第六节交流伺服电机的调速•由于直流电机本身在结构上的缺陷，它的机械接触式换向器不但结构复杂，制造费时，价格昂贵，而且在运行中容易产生火花，以及换向器的机械强度不高，电刷易于磨损等问题，在运行中需要有经常性的维护检修，对环境的要求也比较高。
•交流电机，特别是鼠笼型异步电动机，由于它结构简单，制造方便，价格低廉，而且坚固耐用，惯量小，运行可靠，可以用于恶劣环境，因此近年来在机器人领域得到了广泛的应用和推广。
22009测控上海电力学院信控系一、交流电机的调速方法调压调速斩波调速转子串电阻调速串级调速滑差调速变频调速等32009测控上海电力学院信控系实质%10011×−=n n n s 转差率同步转速转子转速1n 1n n <emT 1(1)n n s =−调节同步转速n 1调节转差率S42009测控上海电力学院信控系二、异步电动机的变频调速系统1．电压型转差频率控制变频调速系统52009测控上海电力学院信控系2. 转矩和磁通通道独流的转差频率控制变频调速系统3．电流型转差频率控制的变频调速系统2009测控上海电力学院信控系62009测控4．电流跟踪变频调速系统上海电力学院信控系782009测控上海电力学院信控系第七节机器人控制系统•五、机器人运动控制系统•（1）驱动电路电机驱动流程H 桥驱动原理图92009测控上海电力学院信控系（2）运动控制芯片LM629系统结构框图2009测控上海电力学院信控系运动梯形图10112009测控上海电力学院信控系直流脉宽调速系统（PWM －－Pulse Width Modulation ）2009测控上海电力学院信控系12132009测控上海电力学院信控系142009测控上海电力学院信控系全控型器件•电力晶体管（GTR ）•电力场效应管（MOFET ）•可关断晶闸管（GTO ）•绝缘栅极双极性晶体管（IGBT ）•MOS 控制晶闸管（MCT ）通过对基极（门极或栅极）的控制，可以控制其导通和关断c e b152009测控上海电力学院信控系U+–N S162009测控上海电力学院信控系C-滤波储能电容器1）整流电路输出的电压是脉动的直流电，必须加电容滤波；2）在整流电路与PWM 变换器之间去耦合，消除相互干扰2009测控上海电力学院信控系172009测控上海电力学院信控系18Pulse-Width Modulation2009测控上海电力学院信控系19脉宽调速变换器2009测控上海电力学院信控系202009测控上海电力学院信控系21一、不可逆PWM变换器2009测控上海电力学院信控系22232009测控上海电力学院信控系t onT2009测控上海电力学院信控系242009测控上海电力学院信控系25262009测控上海电力学院信控系•在不可逆电路中，存在电流不能反向的问题，因而没有制动能力，不能投入实际应用，还需要增加制动环节，控制电动机降速。
基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真
三、MATLAB仿真环境搭建
MATLAB提供了Simulink仿真工具，可以方便地进行控制系统的建模和仿真。在搭建直流调压调速控制系统的仿真环境时，首先需要对电机的特性进行建模，包括电机的电动力学方程、电机的转矩-转速特性曲线等。然后，设计控制器的结构和参数，通过Simulink建立相应的控制模型，最后进行仿真验证。MATLAB还提供了丰富的工具箱和函数库，如控制系统工具箱、电机控制工具箱等，能够方便地进行控制系统设计和分析。
2. 控制系统模型
在直流调压调速控制系统中，控制器起着至关重要的作用。常见的控制器包括PID控制器和模糊控制器。这些控制器可以根据电动机的工作状态和需求信号进行控制，实现对电动机速度和输出电压的精准控制。在进行仿真时，需要将控制器的数学模型结合到整个系统中，以实现对电动机的系统级控制。
在MATLAB中进行直流调压调速控制系统的仿真时，可以利用Simulink工具箱进行建模和仿真。Simulink是MATLAB的一个附加工具箱，提供了丰富的模块和功能，可以方便地对控制系统进行仿真和分析。以下是基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真步骤：
五、实验结果与分析
通过MATLAB的仿真实验，我们可以得到直流调压调速控制系统的性能指标，如电机的转速曲线、电机的输出功率曲线等。根据仿真结果，我们可以对控制系统进行性能分析和优化，调整控制器的参数，改进控制策略，提高系统的稳定性和响应性能。通过仿真实验可以验证控制系统的设计是否满足实际要求，指导工程实践中的系统调试和优化。
基于MATLABSIMULINK的交流电机调速系统建模仿真
控制系统仿真姓名：班级：学号：成绩：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。
基于matlab的永磁同步电机调速系统的仿真
摘要本文首先介绍了永磁同步电机的国内外发展状况，然后介绍了永磁同步电机的结构及原理，接着建立了永磁同步电机的数学模型，并在此基础上用MATLAB 进行了仿真，最后进行了仿真及仿真结果的分析。
永磁同步电机是具有非线性、强耦合性、时变性的系统，在运行过程中会受到负载扰动等多因素影响。
以往研究永磁同步电机的做法是在硬件上搭建一个平台进行模拟，但是这样在做实验中难免会造成一些损失，而且硬件上的反馈会比较长研究周期长。
目前在国内外关于永磁同步电机调速系统的研究现状上来讲，基于MATLAB环境下仿真模型的构建下进行研究，这可极大的缩短研究周期和研究成本。
在利用MATLAB仿真模型研究永磁同步电机时，我们可以把那些扰动因数做成模拟信号给予模型，这样可以准确的定性分析实验得出结论。
关键字：永磁同步电机，空间矢量调制，MATLAB仿真，数学模型。
ABSTRACTIn the first, this paper introduces the domestic and international development status of Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM), gives a explanation about its basictheory, structure. Then it builds a mathematical model, and uses MATLAB to simulate that model.The PMSM is a nonlinear, strong-coupling and time-varying system, so in the operation process, it will be influenced by many factors such asload disturbance. Therere, it is necessary to take action when researching the control method of PMSM. The former research method is setting up a platform on hardware to perform experimensbut it is undesirable, because it often cause some loss, and the feedback cycle is longer than research cycle. As fordomestic and international current situation on the research of PMSM, it is obvious that researching under the simulation model created by MATLAB could greatly reduce the cost and cycle of researchment. When using MATLAB to build simulation model on the research of PMSM, we can transform these disturbance factors into analog signal, making a qualitative analysis to draw conclusions from them.Keywords：PMSM, SVPWM, MATLAB simulation, mathmatical model目录摘要 (I)ABSTRACT .............................................. I I 目录............................................... I II 第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究的目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国内研究历史及现状 (2)1.2.2 国外研究现状及趋势 (2)1.3 本文的主要内容 (3)第二章永磁同步电机调速系统的结构和数学模型 (5)2.1 引言 (5)2.2 永磁同步电机调速系统的结构 (5)2.3 永磁同步电机调速系统的数学模型 (6)2.3.1 PMSM在ABC坐标系下的磁链和电压方程 (6)坐标系下的磁链和电压方程 (8)2.3.2 PMSM在02.3.3 PMSM在dq0坐标系下的磁链和电压方程 (9)2.4 永磁同步电机的控制策略 (11)2.5 本章小节 (12)第三章永磁同步电机矢量控制及空间矢量脉宽调制 (14)3.1 引言 (14)3.2 永磁同步电动机的矢量控制 (14)3.3 空间矢量脉宽调制概念 (15)3.4 SVPWM模块的建立 (17)3.5 本章小结 (23)第四章基于Matlab的永磁同步调速系统仿真模型的建立 (24)4.1 引言 (24)4.2 MATLAB软件的介绍 (24)4.3永磁同步电机调速系统整体模型的建立 (25)4.4仿真参数调试及结果分析 (28)4.5本章小结 (29)第五章总结与展望 (30)5.1全文总结 (30)参考文献 (31)致谢 (33)第一章绪论1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景随着电力电子技术、微电子技术和现代电机控制理论的发展，交流调速系统逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，交流调速系统应用越来越广泛。
电力拖动自动控制系统第7章 交流调压调速系统
7．1 交流调速系统概述
7.1.1 交流调速的发展概况
交流调速系统：由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系统 直流电动机优点：调速性能好 直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置，维护困难 交流电动机优点 ：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低 20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上，以至在系统制造成本上都可以与直流调速系统相媲美。
只要改变转速给定信号就可 以使静特性平行地上下移动， 达到调速的目的。
该系统与直流 V－M系统有许多 本质上的不同之处
Ks
不但与 α 角的大小有关，还与负载的功率因数角有关。
n f ( U 1 ,T ) 是一个复杂的非线性函数，且 R2 X2 、
也不是一个定值，随电机转速变化而大幅度变化
当电机转子的转速与 定子电流的频率有严格 比例关系的电动机称同 步电动机，无严格比例 关系的电动机称异步电 动机。
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件，所以也把它归入 同步电动机。
7.1.3 异步电动机的机械特性
1．固有机械特性
转矩的物理表达式
xK r1 I 1 U 1 x1 x2
r2
2 r1 ( x1 x ) 2 2
利用MATLAB对交流电机调速系统进行建模和仿真
２ ０ １ ４年 Ｏ ２月
机 械 工 程 与 自 动 化
ＭＥ ＣＨ ＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴ（ ） Ｍ ＡＴＩ ＯＮ
Ｎｏ．１ Ｆｅ ｂ．
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ １ ０ — ０ ２
异步 电机 的机 械特 性方程 式 为 ：
Ｔ 一 ３ ｐ 【 ， ２ ＾， Ｐ ／
叫 ［ （ Ｒ 十Ｒ ： ／ ｓ ） ＋（ ｃ Ｊ ； （ Ｌ ＋Ｉ ４ ） 。 ］‘
其中： Ｔ 为 电磁 转 矩 ； Ｐ 为 电机 极对 数 ； Ｕ 为 电机 定
利 用 ＭＡＴ Ｌ ＡＢ对 交流 电机 调 速 系统 进 行建 模 和 仿 真 米
王 涛 ，刘 洋 ，左 月 明。
（ １ ． 乌 兰察 布 职 业 学 院 机 电技 术 系． 内蒙 古 集 宁 ０ １ ２ ０ ０ ０ ；２ ． 山西 农 业 大 学 ）
２ 定子 调压调 速 系统仿 真模 型构建
子 相 电压 ； Ｒ 为定 子 每 相 电 阻 ； Ｒ： 为转 子 折 算 电阻 ； Ｓ
为转 差率 ； 为 电机 供 电 电源 角频 率 ； Ｌ 为定 子 每 相
漏感； Ｌ ： 为转子 每相 漏感 。
由此 ， 当转差 率 为 定值 时 ， 电磁 转矩 与 电 机
实系统 的 运 行 过 程 和 状 态 进 行 数 字 化 模 拟 的技 术 。
抗值 。当铁 芯饱 和 时 ， 交 流电抗 值较 小 ， 所 以电机 定 子 所得 的电压值 就高 ； 当铁 芯不饱 和 时 ， 交 流 电抗值 随 直 流励 磁 电流 的变化 而 改 变 ， 从 而 定 子 电压 也 随其 发 生 变化 ， 从 而达 到调 压调 速 的 目的 。 （ ３ ）晶闸管调 压 。这种 方法 是采 用 ３对 反并 联 的 晶闸管 或 ３ 个 双 向晶 闸管调 节 电机 定子 电压 。
基于MATLAB的脉宽调制(PWM,SPWM,SVPWM)
第1章绪论1.1 脉宽调制技术的研究背景——电气传动的发展随着电力电子技术、微处理器技术的发展以及材料技术尤其是永磁材料技术的进步，电气传动系统，包括交、直流电动机调速及伺服系统，正在向系统高性能、控制数字化、一体化机电的方向发展。
直流传动系统控制简单、调速特性好，一直是调速传动领域中的重要组成部分。
现代的直流传动系统的发展方向是电动机主极永磁化及换向无刷化，而无刷直流电动机正是在这样的趋势下所发展起来的机电一体化电动机系统。
一般意义上的无刷直流电动机(Bruhless DC Motor,BLDCM)是指方波无刷直流电动机，其特征是只需简单的开关位置信号即可通过逆变桥驱动永磁电动机工作。
1975年无刷直流电动机首次出现在NASA报告中。
之后，由于高性能、低成本的第三代永磁材料的出现，以及大功率、全控型功率器件的出现，使无刷直流电动机系统获得了迅速的发展。
1977年，出现了采用钐钻永磁材料的无刷直流电动机。
之后不久，无刷直流电动机系统开始广泛采用高磁能积、高矫顽力、低成本的第三代NdFeB永磁材料，且采用霍尔元件作位置传感器，采用三相全桥驱动方式，以提高输出转矩，使其更加实用。
1986年，H.R.Bolton对方波无刷直流电动机系统进行了全面的总结，这标志着方波无刷直流电动机系统在理论上、驱动控制方法上已基本成熟。
近年来，虽然永磁直流电动机也随着永磁材料技术的发展而得到了性能的提高，依然在直流传动系统中被广泛应用，但直流传动系统已经处于无刷直流电动机大规模普及与应用的阶段。
现代交流传动系统已经由感应电动机为主发展为多机种，尤其是以永磁同步电动机的发展最为显著。
一方面，由感应电动机构成的交流调速系统性能依然不断提高，变压变频(VVVF）技术及矢量控制技术完全成熟。
通过模仿直流电动机中转矩控制的思路，采用坐标变换，把交流感应电动机的定子电流分解成励磁分量和转矩分量，并通过对磁通和转矩的独立控制、使感应电动机获得类似直流电动机的控制特性。
基于MATLAB的直流电机调速系统
绪论直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速，以满足工作机械的要求。
从机械特性上看，就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化。
直流调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中应用最广的电气传动装置之一。
广泛地应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。
它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统采用模拟元件，如晶体管、各种线性运算电路等，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，从而致使系统的运行特性也随之变化，故系统运行的可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。
双闭环直流调速系统是一个复杂的自动控制系统，在设计和调试的过程中有大量的参数需要计算和调整，运用传统的设计方法工作量大，系统调试困难，将SIMULINK 用于电机系统的仿真研究近几年逐渐成为人们研究的热点。
同时，MATLAB软件中还提供了新的控制系统模型输入与仿真工具SIMULINK，它具有构造模型简单、动态修改参数实现系统控制容易、界面友好、功能强大等优点，成为动态建模与仿真方面应用最广泛的软件包之一。
它可以利用鼠标器在模型窗口上“画”出所需的控制系统模型，然后利用SIMULINK提供的功能来对系统进行仿真或分析，从而使得一个复杂系统的输入变得相当容易且直观。
本文采用工程设计方法对转速、电流双闭环直流调速系统进行辅助设计，选择适当的调节器结构，进行参数计算和近似校验，并建立起制动、抗电网电压扰动和抗负载扰动的MATLAB/SIMULINK仿真模型，分析转速和仿真波形，并进行调试，使双闭环直流调速系统趋于完善、合理。
2MATLAB简介MATLAB是一门计算机编程语言，取名来源于Matrix Laboratory，本意是专门以矩阵的方式来处理计算机数据，它把数值计算和可视化环境集成到一起，非常直观，而且提供了大量的函数，使其越来越受到人们的喜爱，工具箱越来越多，应用范围也越来越广泛。
基于matlab simulink的异步电动机交流调速系统模型设计及仿真
………………………. …………. …………………山东农业大学 毕 业 论 文 基于Matlab/Simulink 的异步电动机交流调速系统模型设计及仿真 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气工程及其自动化3班 届 次 20**届 学生姓名 学 号 指导教师 二0**年六月一日装订线……………….……. …………. …………. ………目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 研究目的及意义 (1)1.1.1 研究目的 (1)1.1.2 研究意义 (1)1.2 研究的背景 (1)1.3 国内外研究现状 (1)1.4 研究方法 (2)2 异步电动机的调速系统 (2)2.1 异步电动机调速系统的分类 (2)2.2 异步电机调速原理简介 (3)2.2.1 变极电动机 (3)2.2.2 变频调速 (3)2.2.3 转子串电阻调速 (3)2.2.4 调压调速 (3)2.3 各种异步电机调速的特点 (3)2.3.1 变极调速方法 (3)2.3.2 变频调速方法 (3)2.3.3 转子串电阻调速方法 (4)2.3.4 调压调速的方法 (4)3 异步电机调压调速模型设计 (4)3.1 异步电机调压调速的原理 (4)3.2 速度负反馈的交流调压调速系统 (5)3.3 调压调速系统的组成部分 (6)3.3.1 三相交流调压器 (6)3.3.2 同步脉冲触发器 (7)3.3.3 反馈环节 (7)4 三相交流调压调速系统的matlab仿真 (9)4.1 matlab简介 (9)4.2 Simulink库介绍 (9)4.3系统建模与仿真 (11)4.3.1 三相电源的建模及参数设置 (11)4.3.2 同步流脉冲触发器的建模与参数的设置 (12)4.3.3 三相交流调压电路的建模与参数设置及仿真 (13)4.3.4 电机模块的建模与参数设置 (14)4.3.5 转速反馈环节及给定环节的建模及参数设置 (15)4.4 带转速负反馈的三相交流调压调速系统的连接图 (15)4.5 仿真结果与分析 (15)5 结论 (19)参考文献 (21)致谢 (22)附录 (23)ContentsAbstract ........................................................................................ 错误！未定义书签。
基于MATLAB的脉宽调制(PWM,SPWM,SVPWM)
第1章绪论1.1 脉宽调制技术的研究背景——电气传动的发展随着电力电子技术、微处理器技术的发展以及材料技术尤其是永磁材料技术的进步，电气传动系统，包括交、直流电动机调速及伺服系统，正在向系统高性能、控制数字化、一体化机电的方向发展。
直流传动系统控制简单、调速特性好，一直是调速传动领域中的重要组成部分。
现代的直流传动系统的发展方向是电动机主极永磁化及换向无刷化，而无刷直流电动机正是在这样的趋势下所发展起来的机电一体化电动机系统。
一般意义上的无刷直流电动机(Bruhless DC Motor,BLDCM)是指方波无刷直流电动机，其特征是只需简单的开关位置信号即可通过逆变桥驱动永磁电动机工作。
1975年无刷直流电动机首次出现在NASA报告中。
之后，由于高性能、低成本的第三代永磁材料的出现，以及大功率、全控型功率器件的出现，使无刷直流电动机系统获得了迅速的发展。
1977年，出现了采用钐钻永磁材料的无刷直流电动机。
之后不久，无刷直流电动机系统开始广泛采用高磁能积、高矫顽力、低成本的第三代NdFeB永磁材料，且采用霍尔元件作位置传感器，采用三相全桥驱动方式，以提高输出转矩，使其更加实用。
1986年，H.R.Bolton对方波无刷直流电动机系统进行了全面的总结，这标志着方波无刷直流电动机系统在理论上、驱动控制方法上已基本成熟。
近年来，虽然永磁直流电动机也随着永磁材料技术的发展而得到了性能的提高，依然在直流传动系统中被广泛应用，但直流传动系统已经处于无刷直流电动机大规模普及与应用的阶段。
现代交流传动系统已经由感应电动机为主发展为多机种，尤其是以永磁同步电动机的发展最为显著。
一方面，由感应电动机构成的交流调速系统性能依然不断提高，变压变频(VVVF）技术及矢量控制技术完全成熟。
通过模仿直流电动机中转矩控制的思路，采用坐标变换，把交流感应电动机的定子电流分解成励磁分量和转矩分量，并通过对磁通和转矩的独立控制、使感应电动机获得类似直流电动机的控制特性。
基于matlab的交流异步电机变频调速运行设计
基于matlab的交流异步电机变频调速运行设计
要设计基于Matlab的交流异步电机变频调速运行，可以按照
以下步骤进行：
1. 确定电机的参数：包括额定功率、额定电压、额定电流、额定转速等参数。
2. 编写电机模型：根据电机的参数，利用Matlab中的工具箱（如Simulink）或编程语言，编写电机的数学模型，包括电机的转动方程、电机的电磁特性等。
3. 设计调速控制策略：根据电机的模型和调速要求，设计合适的调速控制策略。
常用的控制策略包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。
在Matlab中，可以利用控制系统工具箱来设
计和调试控制策略。
4. 实现电机控制系统：根据调速控制策略，利用Matlab编程
语言或Simulink工具箱，实现电机的控制系统。
包括传感器
的采集和信号处理、控制算法的实现、控制信号的输出等。
5. 进行仿真和测试：利用Matlab的仿真工具箱，对设计的电
机控制系统进行仿真和测试。
根据仿真结果，对控制算法进行优化和调整。
6. 硬件实现：将设计好的电机控制系统部署到确切的硬件平台上，如嵌入式系统、DSP芯片等。
可以根据实际情况选择合
适的硬件平台，并进行相应的接口设计和实现。
7. 进行实际运行测试：将设计好的电机控制系统连接到实际的变频调速驱动器和电机上，进行实际运行测试。
根据测试结果，对控制系统进行再次优化和调整。
通过以上步骤，就可以设计基于Matlab的交流异步电机变频
调速运行系统。
交流调压调速
直流电力拖动和交流电力拖动在 19 世纪先后诞生。在 20 世纪上半叶的年代 里，鉴于直流拖动具有优越的调速性能，高性能可调速拖动都采用直流电机，而 约占电力拖动总容量 80%以上的不变速拖动系统则采用交流电机，这种分工在一 段时期内已成为一种举世公认的格局。交流调速系统的多种方案虽然早已问世， 并已获得实际应用，但其性能却始终无法与直流调速系统相匹敌。
这样，不同电压下的机械特性便如图 2.6 所示，图中， U sN 表示额定定子电
压。
图 2.6 交流电机不同电压下的机械特性
10
将式（2-4）对 s 求导，并令 dTe/ds=0，可求出对应于最大转矩时的静差率
和最大转矩
sm
Rr' Rs2 12 (Lls L'lr ) 2
（2-5）
Temax 21 Rs
过热，就要求电机转子有较高的电阻值，这样的电机在变电压时的机械特性绘于
图 2.7。
显然，带恒转矩负载时的变压调速范围增大了，堵转工作也不致烧坏电机，
这种电机又称作交流力矩电机。
图 2.7 交流力矩电机的机械特性
11
2.3 闭环控制的变压调速系统及其静特性
采用普通交流电机的变电压调速时，调速范围很窄，采用高转子电阻的力矩 电机可以增大调速范围，但机械特性又变软，因而当负载变化时静差率很大，开 环控制很难解决这个矛盾。
3npU
2 s
Rs2 12 (Lls L'lr ) 2
（2-6）
由图 2.6 可见，带恒转矩负载工作时，普通笼型交流电机变电压时的稳定工
作点为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超过 0- sm ，调速范围有限。如果带
风机类负载运行，则工作点为 D、E、F，调速范围可以大一些。
基于MATLAB的交流电动机调速系统仿真
基于MATLAB的交流电动机调速系统仿真基于matlab-simulink的交流电动机调速系统仿真1绪论1.1课题研究背景及目的1.1.1研究背景直流变频系统的主要优点是变频范围广、静差率大、稳定性不好以及具备较好的动态性能。
在相当短时期内，高性能的变频系统几乎都就是直流变频系统。
尽管如此，直流变频系统却无能为力直流电动机本身的高速运行和在严酷环境下的不能适应环境问题，同时生产大容量、高转速及低电压直流电动机也十分困难，这就管制了直流拖曳系统的进一步发展。
交流电动机自1985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。
20世纪70年代后，国际上解决了交流电动机调速方案中的关键问题，使得交流调速系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。
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、高工作效率以及可以四象限运行等优异特性，其稳、动态特性均可以与直流调速系统相媲美。
与直流变频系统较之，交流变频系统具备以下特点：（1）容量大；（2）输出功率低且耐热高压；（3）交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小，且结构简单、经济可信、惯性大；（4）交流电动机环境使用性强，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；从各方面看看，交流变频系统最终将替代直流变频系统。
1.1.1研究目的本课题主要运用matlab-simulink软件中的交流电机库对交流电动机调速系统进行仿真，由仿真结果图直接认识交流系统的机械特性。
本文重点对三相交流调压调速系统进行仿真研究，认识pid调节器参数的改变对系统性能的影响，认识该系统动态及静态性能的优劣及适用环境。
1.2文献综述第1页基于matlab-simulink的交流电动机变频系统仿真在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。
基于MATLABSimulink交流电机变频调速系统仿真(正文)
摘要 (I)ABSTRACT (II)绪论 (1)1交流调速技术发展概况 (2)1.1电力电子器件 (2)1.2变流技术 (3)1.3变频调速的控制方式 (3)1.4MATLAB/Simulink仿真介绍 (4)2逆变电路的建模与仿真 (5)2.1绝缘栅双极型晶体管 (5)2.2逆变电路的设计 ........................................................... 错误！未定义书签。
2.2.1三相桥式逆变电路的基本原理 (6)2.2.2正弦脉冲宽度调制（SPWM）基本原理 (6)2.2.3三相SPWM逆变器的建模与仿真 (7)3变频器的设计仿真 (10)3.1变频器的基本概念 (10)3.2交-直-交变频电路的建模与仿真 (11)4矢量控制调速系统建模与仿真 (14)4.1 建立异步电机模型 (14)4.1.1 坐标变换 (14)4.1.2 建立dq坐标系下电机模型 (15)4.2 异步电动机按转子磁链定向的矢量控制 (17)4.2.1按转子磁链定向的同步旋转正交坐标系状态方程 (17)4.2.2 异步电动机模型仿真验证 (19)4.2.3 按转子磁链定向矢量控制的基本思想和特点 (20)4.3 按转子磁链定向矢量控制的方式 (22)4.3.1 电路闭环控制方式 (22)4.3.2 转矩控制方式 (22)4.4 矢量控制调速系统仿真 (23)4.4.1 仿真调试与参数设定 (24)4.4.2 仿真结果与分析 (25)致谢 (28)参考文献.................................................................................... 错误！未定义书签。
异步电动机采用变频调速技术，具有调速范围广，调速时因转差功率不变而无附加能量损失的优点，因此，变频调速是一种性能优良的高效调速方式。
matlab电机仿真
基于MATLAB的单环有静差转速负反馈调节一原理框图途中Un*是给定电压，TG是测速发电机，Un是转速反馈电压。
二自动控制的基本原理三系统的建模和参数的设置1．三相对称交流电压源的建模和参数设置：三相交流电压源采用交流电压源进行建模。
A相交流电源的参数设置为幅值220V、初相位为0°、频率50赫兹，B，C两相的参数设置为和A相位的初相位互差120°即可。
2．晶闸整流桥的建模和参数设置：晶闸管整流桥选取“Univeral Bridge”模块进行的建模。
桥弊设为3，电力电子原件选择晶闸管。
参数设置原则是：如果是针对某个具体的交变设置进行参数设置，对话框中的各个参数如Ron等应去该装置中晶闸管元件的实际值；如果是一般情况，不针对某个具体的变流装置，这些参数可以取默认值进行仿真。
若仿真结果理想，就可以认为这些参数可用，若不理想，则可通过仿真实验，不断进行优化，直到获得理想的仿真数据。
这一参数的设置原则同样适用于其他缓解的参数设置。
3平波电抗器的建模和参数设置：Resistance R: (0) Ohms;Inductance L：5e—03（H）；Capacitance：inf（F）。
平波电抗器的点感值是通过仿真试验比较后得到的优化参数。
4直流电动机的建模和参数设置。
直流电动机选取“DC Machine”模块进行建模，电动机经TL端口接恒转矩负载，输出参数有转速w、电枢电流Ia，励磁电流If和电磁转矩Te，分别通过示波器模块进行观察和用out1模块仿真输出信息返回到MATLAB命名窗口，之后用绘图命令plot（tout，yout）在MATLAB命名窗口里绘出图形，电动机的默认设置：此次使用的电机参数是p=150kw；n=1000r/min I=700A Ra=0.6 主回路Rd=240 Ld=120Ce=（220-700*0.6）/1000Cm=Ce/1.03Td=Ld/Rd=0.025sTm=0.8综合考虑和教材上的参数进行参考，使用一下数据进行仿真5 同步六脉冲四控制电路的建模和参数设置1单环有静差转速负反馈调速系统的控制电路由给定信号、速度调节器、速度反馈‘限幅器等环节组成，为了能是同步脉冲发生器能正常工作，增加了偏置和反向等模块。
基于matlab的交流异步电机变频调速运行设计
基于matlab的交流异步电机变频调速运行设计
交流异步电机是一种常见的电动机，它可以通过变频调速运行来实现转速控制。
在MATLAB中，我们可以使用Simulink来
进行交流异步电机的变频调速运行设计。
以下是一个基于MATLAB的交流异步电机变频调速运行设计
的简单步骤：
1. 创建模型：在MATLAB/Simulink中创建一个新的模型。
2. 添加组件：通过拖拽、双击等方式添加交流异步电机模型、PID控制器、变频器等组件到模型中。
3. 连接组件：使用连线工具将组件连接起来，包括将PID控
制器的输出连接到变频器的输入，将变频器的输出连接到交流异步电机模型的输入等。
4. 参数设置：根据实际需求，设置各个组件的参数，包括PID
控制器的比例、积分、微分系数，变频器的输出频率等。
5. 仿真运行：在Simulink中点击运行按钮，进行仿真运行。
通过观察仿真结果，可以评估交流异步电机的转速控制性能。
6. 优化调试：根据仿真结果，对PID控制器参数、变频器输
出频率等进行优化调试，以达到所需的转速控制效果。
需要注意的是，具体的设计步骤和方法可能因实际情况而有所不同。
在实际应用中，还需要考虑电机的额定功率、转矩特性、电压、电流等因素，并结合电机的特性曲线进行调试和优化设计。
电机的PWM交-直-交变频调速
1 概述对于可调速的电力拖动系统，工程上往往根据电动机电流形式分为直流调速系统和交流调速系统两类。
它们最大的不同之处主要在于交流电力拖动免除了改变直流电机电流流向变化的机械换向器——整流子。
20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。
许多传统的由直流电机调速系统拖动的工业设备改由交流变额调速系统拖动，从而提高了系统的可靠性，减少了系统的维护费用。
随着变频调速应用的日益广泛，相关技术的日益成熟，人们不仅对变频调速系统的精度要求越来越高，而且对控制的功能要求越来越多，对系统的智能化要求越来越高，对系统的抗扰能力要求越来越高，以满足生产的需求并适应不同的工作环境。
在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。
交流变频调速的优异特性：调速时平滑性好，效率高。
低速时，特性静差率较高，相对稳定性好；调速范围较大，精度高；起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显；变频器体积小，便于安装、调试、维修简便，易于实现过程自动化；在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。
交流电动机因其结构简单，运行可靠，价格低廉，维修方便，故而应用面很广，几乎所有的调速传动都采用交流电动机。
尽管从1930年开始，人们就致力于交流调速系统的研究，然而主要局限于利用开关设备来切换主回路达到控制电动机启动，制动和有级调速的目的。
变极对调速，电抗或自藕降压启动以及绕线式异步电动机转子回路串电阻的有级调速都还处于开发的阶段。
交流调速缓慢的主要原因是决定电动机转速调节主要因素的交流电源频率的改变和电动机的转矩控制都是非常困难的，使交流调速的稳定性，可靠性，经济性以及效率均不能满足生产要求。
交流电机调压调速系统(matlab)正文资料
1 设计任务1、了解并熟悉双闭环三相异步电机调压调速原理及组成。
2、学习 SIMULINK，熟悉相关的模块功能。
3、进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。
2 设计要求1、利用SIMULINK建立闭环调速系统仿真模型。
2、调试完成调压模块仿真、开环系统仿真、闭环系统仿真。
3 设计设备1、计算机一台2、MATLAB仿真软件4 设计原理调压调速即通过调节通入异步电动机的三相交流电压大小来调节转子转速的方法。
理论依据来自异步电动机的机械特性方程式：其中，p为电机的极对数；为定子电源角速度；w1为定子电源相电压；U1R’为折算到定子侧的每相转子电阻；2为每相定子电阻；R1L为每相定子漏感；11L为折算到定子侧的每相转子漏感；12S为转差率。
图1 异步电动机在不同电压的机械特性由电机原理可知，当转差率s 基本保持不变时，电动机的电磁转矩与定子电压的平方成正比。
因此，改变定子电压就可以得到不同的人为机械特性，从而达到调节电动机转速的目的。
4.1 调压电路改变加在定子上的电压是通过交流调压器实现的。
目前广泛采用的交流调压器由晶闸管等器件组成。
它是将三个双向晶闸管分别接到三相交流电源与三相定子绕组之间通过调整晶闸管导通角的大小来调节加到定子绕组两端的端电压。
这里采用三相全波星型联接的调压电路。
图2 调压电路原理图4.2 开环调压调速开环系统的主电路由触发电路、调压电路、电机组成。
原理图如下：UaUbUcT2T3T5T4T6RR RNT1图3 开环调压系统原理图AT为触发装置，用于调节控制角的大小来控制晶闸管的导通角，控制晶闸管输出电压来调节加在定子绕组上的电压大小。
4.3 闭环调压调速速度负反馈闭环调压调速系统的工作原理：将速度给定值与速度反馈值进行比较，比较后经速度调节器得到控制电压，再将此控制电压输入到触发装置，由触发装置输出来控制晶闸管的导通角，以控制晶闸管输出电压的高低，从而调节了加在定子绕组上的电压的大小。
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1 设计任务
1、了解并熟悉双闭环三相异步电机调压调速原理及组成。
2、学习 SIMULINK，熟悉相关的模块功能。
3、进一步理解交流调压系统中电流环和转速环的作用。
2 设计要求
1、利用SIMULINK建立闭环调速系统仿真模型。
2、调试完成调压模块仿真、开环系统仿真、闭环系统仿真。
3 设计设备
1、计算机一台
2、MATLAB仿真软件
4 设计原理
调压调速即通过调节通入异步电动机的三相交流电压大小来调节转子转速的方法。
理论依据来自异步电动机的机械特性方程式：
其中，p为电机的极对数；
为定子电源角速度；
w
1
为定子电源相电压；
U
1
R
’为折算到定子侧的每相转子电阻；
2
为每相定子电阻；
R
1
L
为每相定子漏感；
11
L
为折算到定子侧的每相转子漏感；
12
S为转差率。
图1 异步电动机在不同电压的机械特性
由电机原理可知，当转差率s 基本保持不变时，电动机的电磁转矩与定子电压的平方成正比。
因此，改变定子电压就可以得到不同的人为机械特性，从而达到调节电动机转速的目的。
4.1 调压电路
改变加在定子上的电压是通过交流调压器实现的。
目前广泛采用的交流调压器由晶闸管等器件组成。
它是将三个双向晶闸管分别接到三相交流电源与三相定子绕组之间通过调整晶闸管导通角的大小来调节加到定子绕组两端的端电压。
这里采用三相全波星型联接的调压电路。
图2 调压电路原理图
4.2 开环调压调速
开环系统的主电路由触发电路、调压电路、电机组成。
原理图如下：
Ua
Ub
Uc
T2
T3
T5
T4
T6
R
R R
N
T1
图3 开环调压系统原理图
AT为触发装置，用于调节控制角的大小来控制晶闸管的导通角，控制晶闸管输出电压来调节加在定子绕组上的电压大小。
4.3 闭环调压调速
速度负反馈闭环调压调速系统的工作原理：将速度给定值与速度反馈值进行比较，比较后经速度调节器得到控制电压，再将此控制电压输入到触发装置，由触发装置输出来控制晶闸管的导通角，以控制晶闸管输出电压的高低，从而调节了加在定子绕组上的电压的大小。
因此，改变了速度给定值就改变了电动机的转速。
由于采用了速度负反馈从而实现了平稳、平滑的无级调速。
同时当负载发生变化时，通过速度负反馈，能自动调整加在电动机定子绕组上的电压大小。
由速度调节器输出的控制电压使晶闸管触发脉冲前移，使调压器的输出电压提高，导致电动机的输出转矩增大，从而使速度回升，接近给定值。
图4 闭环调速结构图
图5 闭环调速系统原理图
调节器晶闸管调压装置
异步电动机
转速反馈装置
给定 n U n
U +
-
ct
U 1U n
图5-9 调压调速系统静态结构框图
5 仿真内容
5.1 调压电路
5.1.1调压电器的仿真模型
图6 （a）利用单个晶闸管元器件搭建的三相交流调压器的仿真模型(b)图的封装模型5.1.2调压电路的搭建
图7 调压电路模型
5.1.3 参数的设定
Frequency of synchronization voltages(hz)：同步电压频率（赫兹）50Hz Pulse width(degrees)：触发脉冲宽度（角度）10
Double pulsing：双脉冲出发选择。
RLC负载的参数设定：电阻100Ω，电感0H，电容的值为inf
UA：峰值220v,f为50Hz,初相位为0°
UB：峰值220v,f为50Hz,初相位为-120°
UC：峰值220v,f为50Hz,初相位为-240°
5.1.4 电阻负载的仿真图形
a) 触发角α为45° b)触发角α为60°
图8 三相交流调压器的输出电压波形
在电阻负载时三相交流调压器的输出电压仿真结果如图8所示。
其中图8a为α=45°时调压器输出的波形，图8b所示为α=60°时调压器输出的波形。
通过比较a)和b)可以发现，随着触发角的增加，同时有三个晶闸管导通的区间逐步减小，到α>=60°时，任何晶闸管都只有两相晶闸管导通。
5.2 异步电动机带风机泵类负载开环调压调速模块5.2.1 参数设定
由公式Tz=kn²可推出k=Tz/n²
电机参数额电压220v 频率为60Hz 极对数为2对
容量为2238VA 同步转速为1800转/分钟
可以计算k=0.000003665
UA：峰值180v,f为60Hz,初相位为0°
UB：峰值180v,f为60Hz,初相位为-120°
UC：峰值180v,f为60Hz,初相位为-240°
图9 开环系统仿真模型
1）触发角α为60°时得到的转速
图10 α=60°时电机转速变化的过程
由图中可以观察到当触发角为60°时，转速稳定在1712转/分钟，转速在0.9s时达到稳定状态。
2）触发角α为75°时得到的转速
图11 α=75°时电机转速变化的过程
由图中可以观察到当触发角为75°时，转速稳定在1660转/分钟，转速在1.6s 时达到稳定状态。
分析：
通过比较图10和图11的触发角α为60°和80°时可以发现：随着α的增大，使得输出电压降低，使转速下降，从而达到调速的目的。
3）改变电源电压，电源电压为150v, 触发角α为60°时得到的转速
图12 电源电压为150v α=60°时电机转速变化的过程
由图中可以观察到当触发角为60°时，转速稳定在1660转/分钟，转速在1s时达到稳定状态。
分析：
通过比较图11和图13可以发现，在相同的触发角不同的电源电压下，电源电压的降低会使转速下降。
同时也可以得到通过改变电源电压的大小来实现调速的可行性。
3、闭环调压
图13 闭环调压调速系统仿真模型
异步电动机速度负反馈闭环调压调速系统的仿真模型如下所示，将速度给定值（1200）与速度反馈值进行比较，比较后经速度调节器得到控制电压，再将此控制电压输入到触发装置，由触发装置输出来控制晶闸管的导通角，以控制晶闸管输出电压的高低，从而调节了加在定子绕组上电压的大小。
因此，改变速度给定值就改变了电机的转速。
由于采用了速度负反馈从而实现了平稳平滑的无级调速。
同时负载发生变化时，通过速度负反馈，能制动调整加在定子绕组上的电压的大小，由速度调节器输出的控制电压使晶闸管触发脉冲迁移，是调压器的输出电压提高，导致电动机的输出转矩增大，从而使速度回升，接近给定值。
PI设置：比例环4，环0.1，输出限幅[60，-60]。
控制角调节范围0~120.
图14 闭环转速特性
图14是电压为180v，转速给定为1420，从图中可以可以发现转速给定为1420，转速在0.5s时达到稳定状态，转速维持在1420，从中可以得出转速跟随给定变化。
以下是给定1350在1.4S时给60阶跃的转速、控制角、负载转矩。
图14 转速
从图15可以发现转速在0.45s时达到稳定，在0.45s到1.4s时转速稳定在1350转/分钟，到1.4s时给了一个终值为60的阶跃，可以发现转速跟随给定变化
图15 控制角
从图16可以直观的看到控制角在随着给定的变化而变化，从而实现调速。
图17 转矩
开始时，转速为0，负载转矩为0，反馈因输出限幅为-60，经60偏置使得输入控制角为0，定子绕组电压为电源电压。
随着转速的上升，负载转矩增大，反馈在一定范围内依旧为0.经0.6秒后转速稳定在1350，负载转矩、控制角也
保持稳定。
再过0.8秒，给定增加60，经反馈，减小控制角，增大电压提高转速，负载转矩随之增大，在1.6秒内保持稳定。
6 总结体会
在这次课程设计中，我学到很多东西，有些表面上看起来比较简单的事情，实际做起来却非常的困难，不但要考虑诸多参数的配合。
对于整个系统，因为课题要求是调压调速，所以首先从调压器开始设计，使用利用单个晶闸管元器件搭建的三相交流调压器的仿真模型，再将该模块进行封装。
先观察带电阻负载时，调压器输出的波形，通过修改参数终于使得调压器输出的波形与理论相同。
接着，异步电动机带风机泵类负载开环调压调速。
然后，确定调速系统采用闭环控制，整个系统可以实现转速负反馈调节，使系统的性能大大提高。
通过此次设计让我对matlab的simulink模块有了更深的了解，对调压调速的特性也有了更深层次的认识。
7 参考文献
1）机械工业出版社《电力电子和电力拖动控制系统的matlab仿真》洪乃刚2）机械工业出版社《电力电子技术》王兆安
3）电子工业出版社《matlab电机仿真精华50例》郝世勇。