转差频率矢量控制的电机调速系统设计与研究
matlab期末作业转差频率控制的异步电动机矢量控制系统的matlab仿真
转差频率控制的异步电动机矢量控制系统的matlab仿真一、概要:1。
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。
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。
目前对调速性能要求较高的生产工艺已较多地采用了矢量控制型的变频调速装置。
实践证明,采用矢量控制的交流调速系统的优越性高于直流调速系统。
现代交流调速系统由交流电动机、电力电子功率变换器、控制器和检测器四大部分组成。
根据被控对象——交流电动机的种类不同，现代交流调速系统可分为异步电机调速系统和同步电动机调速系统，矢量控制是目前交流电动机的先进控制方式，本文对异步电动机的动态数学模型、转差频率矢量控制的基本原理和概念做了简要介绍，并结合Matlab的Simulink软件包构建了异步电动机转差频率矢量控制调速系统的仿真模型，并进行了试验验证和仿真结果显示，同时对不同参数下的仿真结果进行了对比分析。
该方法简单、控制精度高，能较好地分析交流异步电动机调速系统的各项性能。
2.由于交流异步电动机属于一个高阶、非线性、多变量、强耦合系统。
数学模型比较复杂，将其简化成单变量线性系统进行控制，达不到理想性能。
为了实现高动态性能，提出了矢量控制的方法。
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。
异步电机控制策略
其中 、 为按电压方程计算的转子磁链； r 、 r 为按电流方程计算的转子磁链
* r
* r
转速推算模块
无速度传感器的矢量控制系统仿真模型
二、转差频率控制的矢量控制
该调速系统转速采用转差频率控制，即电机的定子角频率w1由 转子角频率w和转差角频率ws组成，这样在转速变化时，定子电 流频率始终能够随着转子的实际转速同步升降，使转速调节的更 为平滑。
三、转速开环控制的交流异步电机仿真
恒压频比控制是在基频以下控制，即在基频以下保持电动机气隙磁通基本恒定的控 制方式。在恒定负载时，电动机在变频调速时转差率基本不变，机械特性较硬，具 有良好的调速性能。但如果频率过低，定子阻抗压降占得比重过大就难以保证气隙 磁通不便电动机的最大转速就会随着频率的下降而下降。其仿真模型如下
三、转子磁链电流数学模型
1.转子磁链的电流模型
（1）在 坐标系下计算转子磁链的电流模型
由实测的三相定子电流通过3/2变换得到静止的亮相政教坐标系上的电流 sa 、 轴上的分量 和 i ，再利用坐标系中的数学模型计算转子磁链在 s
ห้องสมุดไป่ตู้
i
dr Lm 1 r r is dt Tr Tr
Lm 1 ist Tr r
后期计划安排
1、接手dsp硬件 2、异步电机控制算法，分数阶控制、滑模控制，神经网络控制。
dr
然后采用直角坐标-极坐标变换，就可以得到转子磁链矢量的幅值 r 和空间位置ψ
Lm 1 r r is dt T Tr
2 r
r
2 r
r sin r
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
矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）区别
⽮量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）区别摘要：本⽂对⽬前交流电机变频调速控制系统流⾏的⽮量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）的发展历史与现状，并对两者转矩响应，稳态特性，及⽆速度传感器控制进⾏了⽐较与探讨。
关键词：⽮量控制，直接转矩控制，转矩响应，稳态特性，⽆速度传感器控制1．前⾔转载于⾃1971年德国西门⼦公司F.Blaschke发明了基于交流电机坐标交换的交流电机⽮量控制（以下简称VC）原理以来，交流电机⽮量控制得到了⼴泛地应⽤。
经过30年的产品开发和⼯程实践，⽮量控制原理⽇趋完善，⼤⼤⼩⼩的交流电机变频调速控制系统⼤多采⽤⽮量控制，使交流电机调速达到并超过传统的直流电机调速性能。
1985年德国鲁尔⼤学M.Depenbrock教授提出了不同于坐标变换⽮量控制的另外⼀种交流电机调速控制原理——直接转矩控制（以下简称DTC），鲁尔⼤学的教授曾多次在国际学术会议并到中国来介绍DTC技术，引起了学术界极⼤的兴趣和关注。
DTC原理具有不同于VC 的鲜明特点：·不需要旋转坐标变换，有静⽌坐标系上控制转矩和磁链·采⽤砰-砰控制·DTC与脉宽调制PWM技术并⽤·转矩响应快·应⽤于GTO电压型变频器的机车牵引传动DTC的出现引起交流电机控制理论的研究热潮，国内不少⾼校对DTC技术及系统进⾏深⼊研究，不少⽂章提出⼀些有益的改进⽅法，对DTC理论与实践作出贡献。
但应该指出，DTC 引⼊中国的初期，⼈们的视⾓多集中在DTC的不⽤旋转变换和砰-砰控制上。
随着计算机技术的飞速发展，VC的旋转坐标变换的技术实现已不成为问题，⽽由于DTC技术应⽤实例局限于GTO电压型变频器的机车牵引传动，使得国内学术界和变频器制造商没有条件对实⽤的DTC技术以及DTC变频器的静态和动态特性进⾏深⼊研究。
1995年瑞⼠ABB公司第⼀次将DTC技术应⽤到通⽤变频器上，推出采⽤DTC技术的IGBT 脉宽调制变频器ACS600，随后⼜将DTC技术应⽤于IGCT三电平⾼压变频器ACS1000，近期推出的⽤于⼤型轧钢，船舶推进的IGCT变频器ACS6000也采⽤了DTC直接转矩控制技术。
感应电动机转差型矢量控制系统的设计
感应电动机转差型矢量控制系统的设计1 引言感应电动机具有结构简单、坚固耐用、转速高、容量大、运行可靠等优点。
但是，由于感应电动机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，磁通和转矩耦合在一起，不能像直流电动机那样，磁通和转矩可以分别控制。
所以，一直到20世纪80年代都没有获得高性能的感应电动机调速系统。
近年来，随着电力电子技术、现代控制理论等相关技术的发展，使得感应电动机在可调传动中获得了越来越广泛的应用。
矢量控制策略的提出，更是实现了磁通和转矩的解耦控制，其控制效果可媲美直流电动机。
本文在分析感应电动机矢量控制原理的基础上，基于matlab/simulink建立了感应电动机转差型矢量控制系统仿真模型，仿真结果证明了该模型的合理性。
并在此基础上进行系统的软、硬件设计，通过实验验证控制策略的正确性。
2 矢量控制的基本原理长期以来，直流电动机具有很好的运行特性和控制特性，通过调节励磁电流和电枢电流可以很容易的实现对转矩的控制。
因为它的转矩在主磁极励磁磁通保持恒定的情况下与电枢电流成线性关系，所以通过电枢电流环作用就可以快速而准确地实现转矩控制，不仅使系统具有良好稳态性能，又具有良好的动态性能。
但是，由于换向器和电刷的原因，直流电动机有它固有的缺点，如制造复杂，成本高，需要定期维修，运行速度受到限制，难以在有防腐防暴特殊要求的场合下应用等等。
矢量控制的设计思想是模拟直流电动机的控制特点进行交流电动机控制。
基于交流电动机动态模型，通过矢量坐标变换和转子磁链定向，得到等效直流电动机的数学模型，使交流电动机的动态模型简化，并实现磁链和转矩的解耦。
然后按照直流电动机模型设计控制系统，可以实现优良的静、动态性能。
转子磁链ψr仅由定子电流励磁电流ism产生，与定子电流转矩分量ist无关，而电磁转矩te正比于转子磁链和定子电流转矩分量的乘积，这充分说明了感应电动机矢量控制系统按转子磁链定向可以实现磁通和转矩的完全解耦。
异步电机矢量控制系统的设计及仿真研究
在定子 电流的两 个分 量之 间实 现 了解耦 ， ｉ 唯一 决定 磁链 ｉ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 ， 这样就大大简化 了多变量强耦合 的交流变频调 速系
ｒ ｂ ｓ ｅ ｓ ｈ ｐ ｅ ｅ ｕ ａｏ ｎ ｅｃ ｒｅ ｔ ｅ ｌ ｔｒｏ ａ ｉ ｏ ａ ｅ ｔｒｃ ｎ ｒｌｕ ｅ Ｐ ｏ ｔｏｌｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｓ ．Ｔ ｅ ｓ ｅ ｄ ｒ ｇ ｌ ｔｒａ ｄ ｔ ｕ ｒ ｎ ｇ ａｏ ｆｔ ｄ ｔ ｎ ｌｖ ｃ ｏ ｏ ｔ ｓ １ ｎ ｒ ｌ ， ｎ ｈ ｐ ｅ ｎ ｈ ｒｕ ｒ ｉ ｏ ｃ ｅ ｒ ｓ ｏ ｓ ｓ ｏ ｅ ｖ ｒｈ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｐ ｏ ｅ ｓ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｏ ｖ ｈ ｓ ｒｂ ｅ ，ｗｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｅ ｉｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ｅ ｐ ｎ ｅ ｆ ｎ ｏ ｅ ｓ ｏ ｔｉ ｈ ｏ ｔ ｒ ｃ ｓ ．Ｉ ｒ ｅ ｏ ｓ ｌ ｅ ｔ ｅ ｅ ｐ ｏ ｌｍｓ ｔ ｏ ｒｐ ｓ ｄ ａ ｄ ｓｇ ｔ ｏ ｆ ｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｒｌ ｒｉ ｈ ｎ ｕ ｔ ｎ ｍｏ ｏ ｅ ｔｒｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｅ ｐ ｒ ｏ ｅ ｏ ｕ ｐ ｅ ｓｎ ｐ ｅ ｅ ｐ ｎ ｅ ｏ ｅｓ ｏ ｔ ｎ ｉ— ｐ ｅ ｏ ｔ ｌ ｎ ｔ ｅ ｉｄ ｃｉ ｔｒｖ ｃｏ ｏ ｔｏ ｒｔ ｕ ｐ ｓ ｆｓ ｐ ｒ ｓｉ ｇ ｓ ｅ ｄ ｒ ｓ ｏ ｓ ｖ ｒ ｈ ｏ ｎ ｏｅ ｏ ｆ ｈ ｉ ｄ ｃｉ ｎ ｍｏ ｏ ｅ ｔｒｃ ｎ ｒ ｌａ ｄ ｅ ｈ ｎ ｉ ｇ ｉ ｕ ｔ ｔｒｖ ｃｏ ｏ ｔｏ ｎ ｎ ａ ｃｎ ｍｍｕ ｉ ． Ｔ ｅ ｉ ｄ ｃｉ ｎ ｍｏｏ ｓ ｄ ｆ ｌ ｒ ｎ ｅ ｅ ｔｒ ｃ ｎ ｒｌ ｔ — ｏ ｎｔ ｙ ｈ ｎ ｕ ｔ ｔｒ ｕ ｅ ｅｄ ｏ ｅ ｔ ｄ ｖ ｃ ｏ ｏ ｔ ｏ ａ ｏ ｉ ｉ ｏ
电力拖动自动控制系统考纲及试题
电力拖动自动控制系统考纲及试题直流调速系统一判断题5串级调速系统的容量随着调速范围的增大而下降。
（Ⅹ）6交流调压调速系统属于转差功率回馈型交流调速系统。
（Ⅹ）7普通串级调速系统是一类高功率因数低效率的仅具有限调速范围的转子变频调速系统。
（√）9交流调压调速系统属于转差功率不变型交流调速系统。
（Ⅹ）13转差频率矢量控制系统没有转子磁链闭环。
（Ⅹ）计算转子磁链的电压模型更适合于中、高速范围，而电流模型能适应低速。
9逻辑无环流可逆调速系统任何时候都不会出现两组晶闸管同时封锁的情况。
（Ⅹ）10可逆脉宽调速系统中电动机的转动方向（正或反）由驱动脉冲的宽窄决定。
（√）与开环系统相比，单闭环调速系统的稳态速降减小了。
（Ⅹ）16闭环系统电动机转速与负载电流（或转矩）的稳态关系，即静特性，它在形式上与开环机械特性相似，但本质上却有很大的不同。
二选择题2绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（B）A0S1，输出功率低于输入功率BS0，输出功率高于输入功率C0S1，输出功率高于输入功率DS0，输出功率低于输入功率4绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（C）Ａnn1，输出功率低于输入功率Bnn1，输出功率高于输入功率Cnn1，输出功率高于输入功率Dnn1，输出功率低于输入功率5与矢量控制相比，直接转矩控制（D）A调速范围宽B控制性能受转子参数影响大C计算复杂D控制结构简单7异步电动机VVVF调速系统中低频电压补偿的目的是A补偿定子电阻压降B补偿定子电阻和漏抗压降C补偿转子电阻压降D补偿转子电阻和漏抗压降8异步电动机VVVF调速系统的机械特性最好的是（D）A恒压频比控制B恒定子磁通控制C恒气隙磁通控制D恒转子磁通控制9电流跟踪PWM控制时，当环宽选得较大时，A开关频率高，B电流波形失真小C电流谐波分量高D电流跟踪精度高4系统的静态速降△ned一定时，静差率S越小，则（）。
异步电动机转差频率间接矢量控制matlab仿真(毕业设计)
太原理工大学毕业设计（论文）任务书异步电动机转差频率间接矢量控制matlab仿真摘要本文基于MATLAB 对异步电动机转差频率控制调速系统进行仿真研究。
首先分析了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。
之后对异步电机的动态模型做了分析，进一步介绍了异步电机的坐标变换，对异步电机转差频率矢量控制系统的基本原理进行了阐述，通过仿真工作，证明了其可行性。
最后，通过对仿真结果进行分析，归纳出如下结论：单纯的转差频率控制带载能力差，应用转差频率矢量控制可增强电机对转矩的调节能力且无需电压补偿。
关键词：转差频率，矢量控制，异步电动机Induction Motor Slip Frequency Indirect Vector ControlMatlab 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本文主要研究内容 (2)1.2.1转差频率控制的基本概念 (2)1.2.2基于异步电动机稳态模型控制的转差频率控制规律 (4)1.2.3基于异步电动机动态态模型控制的转差频率矢量控制规律 (5)2异步电动机转差频率间接矢量控制交流调速系统 (7)2.1异步电机的特点 (7)2.2三相异步电动机的多变量非线性数学模型 (7)2.2.1电压方程 (8)2.2.2磁链方程 (9)2.2.3转矩方程 (11)2.2.4电力拖动系统运动方程 (11)2.3矢量控制技术思想 (12)2.3.1坐标变换 (13)1．坐标变换的基本思想和原则 (13)2．三相-两相变换（3s/2s变换） (15)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 (18)2.3.3异步电机在两相静止坐标系（ 坐标系）上的数学模型 (20)2.3.4异步电机在两相同步旋转系上的数学模型 (21)2.3.5三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程 (21)2.4基于转差频率矢量控制调速系统的组成 (22)2.4.1基于转差频率间接矢量控制调速系统的工作原理 (22)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 (25)3.1 SPWM逆变电路 (25)3.2控制电路的设计 (26)3.2.1转速PI调节器的设计 (26)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。
基于矢量控制变频器的异步电机节能控制系统研究
１３ 转 子 磁 场 定 向 矢 量 控 制 方 案 ．
该 类控 制方 案 就是 将 ｄ口旋转 坐 标 系定 向在 电动机 同步旋 转 、
调整 的 重要 内容 。 一些 文献 资料 表 明 ， 国是一 个 能源利 用 率较 低 磁 场上 ，将 所检 测 到 的定子 电流 的 ｄ轴分 量 作 为系 统控 制 的励 磁 我 的 国家 ，单位 产 品生 产 能耗要 比发达 国家 同类 产 品 能耗 高 １％～ 分 量 ， 时将定 子 电流 的 ｑ 分 量作 为系 统控 制 的转 矩分 量 。 ２ 同 轴 ５％左 右 ， ０ 高耗 能 产 品在 工农 业 生产 领 域 中应 用广 泛 ， 成 了大 量 造 的 能源 浪 费。 由此 可见 ， 采用 相应 技 术手 段 ， 高能源 的综 合利 用 提 效率 ， 我 国经济 高 速可 持续 发 展具 有 非常 大的 实 际意 义 。 对 变 频调 速控 制 是我 国三 相异 步 电动机 节 能减 耗 技术 改造 的主 要 方 向， 门子 公司 自主研 发的 ６ Ｅ ０ 西 Ｓ ７ 变频 器 是一种 典型 的转 子磁 电机 拖动 系 统作 为工 农业 生产 发 展 的主 要动 力载 体 也 是一 个 是 非线 性控 制 能源 消耗 大 户 ， 具有 相 当大 的节 能减 耗潜 力 。 目前 ， 国 电机 总 装 场 定 向矢量 控 制变 频器 ， 电力 电子 技术 结 合 多变量 、 我 是一 种可视 化智 能全数 字式 交一 交 电压直 接控 直一 机 容量 已高 达 ４亿 ｋ 平 均 年耗 电量 达 ６０ ０ ｋ ， 约 占整 技 术的优 良产 品， Ｗ， ０ 亿 Ｗｈ 大 主要 由 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ逆变 器 个 工 业耗 电量 的 ８ ％左 右 。Ｏ５ ￣２ ０ Ｗ 范 围 内的三相 交 流异 步 制 型三 相交 流异 步 电动 机变 频 调速控 制产 品 ， ０ ． ５ ２ ｋ 主 开关 完成对 电机拖 动系 统的 电气调 速直 接控 制 ， 同时还 具有 非常 电机 在我 国各 类 工程 应用 中居 主导地 位 ，大 约 占在用 电机 总量 的 西 Ｓ ７ 转予 磁场 ８％以上 。由于 受 当时 建设 技术 水 平和 投 资资金 制 约 ， ０ 电机 拖动 控 好 的拖动 系统 快速稳 定驱动 调速控 制性 能 。 门子 ６Ｅ ０ 定 向矢量 控制 变频器 的矢量 动态 稳定 调速 控制 功能 ， 以对不 同异 可 制 系统普 遍存 在 基础 自动条 件简陋 、 运行 效 率较低 等 问题 ， 大约 相 当 于发 达 国家 ２ ０世 纪六 七十 年代 的控制 水 平 。因此 ， 国在三 相 我
矢量变频器怎么调试？变频器矢量控制方式分析
矢量变频器怎么调试？变频器矢量控制方式分析有些物理量，既要有数值大小（包括有关的单位），又要有方向才能完全确定。
这些量之间的运算并不遵循一般的代数法则，而遵循特殊的（空间向量）运算法则。
这样的量叫做物理矢量。
有些物理量，只具有数值大小（包括有关的单位），而不具有方向性。
这些量之间的运算遵循一般的代数法则。
这样的量叫做物理标量。
什么是矢量变频器？矢量与向量就是数学上矢量（向量）分析的一种方法或是一种概念，两者是同一概念，只是叫法不同，简单的定义是指既具有大小又具有方向的量。
矢量是我们（大陆）的说法，向量的说法一般是港台地区的文献是用的。
矢量控制主要是一种电机模型解耦的概念。
矢量变频器的技术是基于DQ轴的理论而产生的，它的基本思路是把电机的电流分解为D 轴电流和Q轴电流，其中D轴电流是励磁电流，Q轴电流是力矩电流，这样就可以把交流电机的励磁电流和力矩电流分开控制，使得交流电机具有和直流电机相似的控制特性，是为交流电机设计的一种理想的控制理论，大大提高了交流电机的控制特性。
不过目前这种控制理论已经不仅仅应用在交流异步电动机上了，直流变频电动机（BLDC，也就是永磁同步电动机）也大量使用该控制理论。
矢量是我们的说法，向量的说法一般是港台地区的文献使用的。
意义和“布什”和“布希”的意思大致一样。
所谓的矢量控制主要就是一种电机模型解耦的概念。
在电气领域主要用于分析交流电量，如电机分析等，在变频器中的应用即基于电机分析的理论进行变频控制的，称为矢量控制型变频器，实现的方法不是唯一的，但数学模型基本一致。
矢量变频器技术是基于DQ轴理论而产生的，它基本的思路就是把电机的电流分解为D轴的电流和Q轴电流，其中D轴的电流是励磁电流，Q轴电流是力矩电流，这样就可以把交流电机的励磁电流和力矩电流分开控制，使得交流电机具有和直流电机相似的控制特性，是为交流电机设计的一种理想的控制理论，大大提高了交流电机的控制特性。
不过目前这种控制理论已经不仅仅应用在交流异步电动机上了，直流变频电动机（BLDC，也就。
基于交流电动机动态模型的直接矢量控制系统的仿真与设计
基于交流电动机动态模型的直接矢量控制系统的仿真与设计姓名：班级：电气三班学号：专业：电气工程及其自动化1.引言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，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。
需要高动态性能的异步电机调速系统必须在其动态模型的基础上进行分析和设计，但要完成这一任务并非易事。
经过人们的多年的潜心研究和实践，有几种控制方案已经获得了成功的应用，目前应用最广的就是矢量控制系统。
直接矢量控制就是一种优越的交流电机控制方式，它模拟直流电机的控制方式使得交流电机也能取得与直流电机相媲美的控制效果。
本文研究了交流电动机动态模型的直接矢量控制系统的设计方法。
并用MATLAB 最终得到出仿真结果。
2. 矢量控制系统结构异步电动机经过坐标变换可以等效成直流电动机，那么，模仿直流电动机的控制策略，得到直流电动机的控制量，再经过相应的坐标反变换，就能够控制异步电动机了。
由于进行坐标变换的是电流(代表磁动势)的空间矢量，所以这样通过坐标变换实现的控制系统就称为矢量控制系统(VectorControlSystem)，简称VC 系统。
VC 系统的原理结构如图1所示。
图中的给定和反馈信号经过类似于直流调速系统所用的控制器，产生励磁电流的给定信号*m i 和电枢电流的给定信号*t i ，经过反旋转变换1-VR 一得到*αi 和*βi ，再经过2／3变换得到*A i 、*B i 和*C i 。
把这三个电流控制信号和由控制器得到的频率信号1ω加到电流控制的变频器上，所输出的是异步电动机调速所需的三相变频电流。
图1 矢量控制系统原理结构图在设计VC 系统时，如果忽略变频器可能产生的滞后，并认为在控制器后面的反旋转变换器1-VR 与电机内部的旋转变换环节VR 相抵消，2／3变换器与电机内部的3／2变换环节相抵消，则图1中虚线框内的部分可以删去，剩下的就是直流调速系统了。
可以想象，这样的矢量控制交流变压变频调速系统在静、动态性能上完全能够与直流调速系统相媲美。
三相异步电机交流变频调速系统设计实验
三相异步电机交流变频调速系统设计实验指导书仇国庆编写重庆邮电大学自动化学院测控技术实验中心2010/11/2三相异步电机交流变频调速系统设计实验指导书一、实验目的：1. 了解三相异步电机调速的方法；2. 熟悉交流变频器的使用；3. 掌握三相异步电机交流变频调速系统设计。
4. 交流异步电动机机械特性及变频调速特性测试二、控制系统设计要求系统设计要求能够实现三相异步电动机的如下状态的控制：正转；反转；停止；点动；加速；减速。
图1 控制系统硬件结构图三、基本知识：1.异步电动机调速系统种类很多，常见的有：(1)降电压调速；(2)电磁转差离合器调速(3)绕线转子异步电机转子串电阻调速(4)绕线转子异步电机串级调速(5)变极对数调速(6)变频调速等等。
2.三相交流异步电动机2.1 异步电动机旋转原理异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生的。
n转速顺时针旋转，转子绕组切割磁力线，产生转子电流⑴磁场以⑵通电的转子绕组相对磁场运动，产生电磁力⑶ 电磁力使转子绕组以转速n 旋转，方向与磁场旋转方向相同2.2 旋转磁场的产生旋转磁场实际上是三个交变磁场合成的结果。
这三个交变磁场应满足：⑴ 空间位置上互差rad 3/2π电度角。
由定子三相绕组的布置来保证⑵ 在时间上互差rad 3/2π相位角（或1/3周期）。
由通入的三相交变电流来保证。
2.3 电动机转速产生转子电流的必要条件：是转子绕组切割定子磁场的磁力线。
因此，转子的转速n 必须低于定子磁场的转速0n 。
两者之差称为转差：n n n -=∆0转差与定子磁场转速（常称为同步转速）之比，称为转差率：0/n n s ∆=同步转速0n 由下式决定：p f n /600=上式中，f 为输入电流的频率，p 为旋转磁场的极对数。
由此可得转子的转速：p s f n /)1(60-=3.异步电动机调速由转速p s f n /)1(60-=可知异步电动机调速有以下几方法：(1) 改变磁极对数p （变极调速）定子磁场的极对数取决于定子绕组的结构。
17春西交《电力拖动自动控制系统》在线作业答案
17春西交《电力拖动自动控制系统》在线作业答案1.在转速、电流双闭环调速系统中，电动机允许的过载能力对电流Idm的设计影响最大。
2.在恒压频比控制的变频调速系统中，在基频以下变频调速时进行定子电压补偿，其目的是维持气隙磁通恒定。
3.异步电动机矢量控制系统的受定子电阻Rs参数影响最大。
4.异步电动机VVVF调速系统的机械特性最好的是恒转子磁通控制。
5.无静差调速系统的PI调节器中P部分的作用是加快动态响应。
6.α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程主要阶段是它组逆变阶段。
7.在伯德图上，截止频率越高，则系统的快速性越好。
8.交流异步电动机采用调压调速，从高速变到低速，其转差功率全部以热能的形式消耗掉了。
9.在转速、电流双闭环调速系统带额定负载启动过程中，转速n达到峰值时，电枢电流值为Id=XXX。
10.绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则n>n1，输出功率高于输入功率。
11.在三相桥式反并联可逆调速电路和三相零式反并联可逆调速电路中，为了限制环流，需要配置环流电抗器。
其中三相桥式反并联可逆调速电路需要配置4个环流电抗器，而三相零式反并联可逆调速电路需要配置2个环流电抗器。
因此，正确答案为D。
12.在逻辑控制无环流可逆系统中，不能作为逻辑控制环节输入信号的是转速给定信号。
因此，正确答案为C。
13.准PI调节器的目的是抑制运算放大器零点漂移。
因此，正确答案为C。
14.在α=β配合控制双闭环可逆直流调速系统制动过程中，本组逆变阶段的能量流向为平波电抗器到电网。
因此，正确答案为C。
15.与矢量控制相比，直接转矩控制的控制结构简单。
因此，正确答案为D。
16.在笼型异步电动机变压变频调速系统中基频以下调速，恒Er/w1控制方式控制性能最好。
因此，正确答案为C。
17.在带有比例调节器的单闭环直流调速系统中，如果转速的反馈值与给定值相等，则调节器的输出为零。
基于PLC的三相异步电机变频调速系统的设计
高等教育自学考试本科毕业论文基于PLC的三相异步电机变频调速系统的设计考生姓名：彭中建准考证号： 011811306047 专业层次：本科院（系）：机械与动力工程学院指导教师：唐晓庆职称：讲师重庆科技学院二O一三年七月十五日高等教育自学考试本科毕业论文基于PLC的三相异步电机变频调速系统的设计考生姓名：彭中建准考证号： 011811306047专业层次：本科指导教师：***院（系）：机械与动力工程学院重庆科技学院二O一三年七月十五日摘要随着科技的进步，电机的运用已经深入到各行各业的各个领域。
而现今也是一个资源高度消耗造成能源匮乏的时代，在这个时候考虑如何让其在高可靠性的同时又有效的节约能源耗费提高自身的效率，这不仅可以使企业的生产成本降低，而且对于社会的可持续发展有着重要的意义。
本文所讨论的是利用PLC控制的三相异步电机变频调速的基本原理与实现方法。
三相异步电机一般的调速方法有：降压调速，转子回路串电阻调速，变极调速，串极调速，变频调速等。
但是这些调速方法都有着各自的缺点，降压调速的调速范围很小，没有多大的实用价值；转子回路串电阻调速不利于空载或轻载调速，效率低，经济性差；变极调速调速的平滑性差；串极调速的控制设备复杂，成本高，控制困难。
所以调速性能至少需从两方面考虑。
第一，应从节能和提高效率的角度考虑，应将损耗在转子附加电阻上的能量吸收，转化成别的有用的能量或反馈到电网，以提高传动系统的效率。
第二，应从高性能调速要求考虑，应用控制理论，将其组成闭环调速控制系统，满足调速精度、动态响应等各项指标的要求。
综上所述，利用PLC控制的变频调速系统，是使三相异步电动机实现高性能高效率调速的有效办法。
通过改变定子绕组的供电频率f来实现，当转差率s一定时，电动机的转速n基本上正比于f。
很明显，只要有输出频率可以平滑调节的变频电源，就能平滑的调节异步电动机的转速。
关键词：变频调速，PLC，异步电机The three-phase asynchronous motor variable frequency speed regulation system based on PLC designAbstractHuman being is seriously threatened by exhausting mineral fuel, such as coal and fossil oil. As a kind of new type of energy sources, solar energy has the advantages of unlimited reserves, existing everywhere,using clean and economical .But it also has disadvantages ,such as low density,intermission,change of space distributing and so on. These make that the current series of solar energy equipment for the utilization of solar energy is not high. In order to keep the energy exchange part to plumb up the solar beam,it must track the movement of solar.In this paper, the solar tracking system of the mechanical part and control system part are designed.Mechanical structure mainly includes the main spindle, stepping motors, gears and gear ring, and so on. When the sun's rays has a deviation, small gear are rotated by stepper motor according to the control signal from MCU. And the large gear and main spindle is rotated by small gear in order to track to achieve the level direction.At the same time, another small gear is rotated by another stepper motor according to the control signal.And the large gear and the solar panels are rotated by the small gear in order to track to achieve the vertical direction. Solar is tracked by the two stepper motors together.Control system mainly includes the sensors part, stepper motor, MCU system and the corresponding external circuit, and so on. Photoelectric detection system is used to track solar. Sensors use photosensitive resistance. The two same photosensitive resistances were placed in east and west direction of the bottom edge .When the two photosensitive resistances received different light at the same time, the signal from comparison circuit is sent to MCU in order to rotate stepping motors.Keywords: Frequency control, PLC, asynchronous motor目录中文摘要 (I)英文摘要 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
变频器矢量控制的应用
变频器矢量控制的应用作者：李国栋来源：《数字化用户》2013年第15期【摘要】本文从实际应用出发，对变频器矢量控制模式的特点和调试进行了较祥细的论述。
【关键词】变频调速矢量控制在实际生产中变频器采用了调压调频技术，通过调整输出到电动机定子绕组上的电压幅度大小和电压频率高低来实现不同控制模式的调速方式。
1.变频器控制输出的电压幅度和电压频率的比值为常数时，基本实现恒磁通、恒转矩运行。
但在低频时的转差率增加，最大扭矩下降；高频时，转差率减小，转矩基本恒定。
2.输出功率不变的方式，即电动机的转速上升，输出扭矩下降：电压频率超过电动机的额定频率时，频率继续上调时，电压幅度不能够超过额定电压，导致主磁通因电压频率上升而下降，输出的转矩下降，出现近似恒功率的状态。
3.采用矢量运行方式，在整个变速范围内，有效的控制输出转矩和转差率，调速效果接近直流电动机调速：变频器在给定值改变或者负载有明显变化时，能够更好的控制转速变化；尤其是输出给定子绕组的电压频率在较低范围时，转子的旋转速度相应的变得较慢，采用该运行模式，输出转矩可以得到更好的控制，转差率也能够和电压频率较高时的转差率基本一致；在转子完全静止时，也能够输出额定转矩。
变频器在矢量运行模式时，按照有没有采用转速反馈，可以采取两种控制方式：回转系统带旋转编码器的类型和不带旋转编码器的类型。
下面接合某生产线变频驱动设备的调试过程，描述变频器矢量控制的特点和调试要求。
某生产线，由三条带式传送设备前后串联组成。
前端的是铺装预压机，中部是板坯运输给料机，后部是压制成型机。
这三部分由不同的厂家制造，也配套了不同的变频器驱动系统。
1.铺装预压机采用OMRON 3G3RV—B4450 45KW变频器驱动普通45KW三相异步电动机。
采用无传感器矢量控制，频率给定方式：由压制成型机提供的4-20mA模拟量信号为主，以手动微调电位器0-10V模拟量信号为辅。
电动机的输出轴采用带传动把动力输送到摆线针轮减速机的输入轴，其输出轴的转速大幅度下降，扭矩大幅度上升，通过刚性联轴器驱动铺装皮带的主动带轮。
交流传动电力机车的调速控制方法研究
交流传动电力机车的调速控制方法研究朱亚男【摘要】针对交流传动电力机车调速受多种耦合因素影响比较困难的问题,通过系统地分析和介绍目前实用的交流调速系统控制方法,包括:转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制,结合交流电力机车调速的实际情况,得出矢量控制和直接转矩控制方法较转差频率控制方法更适用于交流电力机车调速,而矢量控制方法在低速高开关频率区的性能则比直接转矩控制方法更加优越.以上结论对于进一步理解交流电力机车调速控制方法有着重要作用.%In order to solve the difficulty that caused by various coupling factors of the AC drive electric locomotive speed control, this thesis system analysis and presentation of the practical AC speed regulation control method, including: slip frequency control, vector control and direct torque control. Consider with the actual situation of the AC locomotive speed control , analysis of the control mode suitable for AC locomotives: The vector control and the direct torque control method are superior to the slip frequency control method, and the performance of vector control method in low speed and high switching frequency region is more advantageous than the direct torque control method. It is very important for further understanding of AC electric locomotive speed control method.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)014【总页数】5页(P152-155,161)【关键词】交流调速;转差频率控制;矢量控制;直接转矩控制【作者】朱亚男【作者单位】西安铁路职业技术学院牵引动力系,陕西西安 710014【正文语种】中文【中图分类】TN710交流传动电力机车调速的实质是对三相异步电动机调速，而异步电动机和直流电动机不同，它只有一个供电回路——定子绕组，致使其速度控制比较困难，不能像直流电动机那样通过控制电枢电压或控制励磁电流均可方便地控制电动机的转速，交流异步电动机的控制量只有定子电流，而定子电流的变化，不仅影响输出转矩，而且也会使气隙磁链发生变化[1-2]。
矢量控制系统
摘要：交流电机矢量控制理论是德国学者K Hass和FBlaschke建立起来的，作为交流异步电机控制的一种方式，矢量控制技术已成为高性能变频调速系统的首选方案。
交流电机的矢量控制技术是基于交流电机的动态模型，通过建立交流电机的空间矢量图，采用磁场定向的方法将定子电流分解为与磁场方向一致的励磁分量和与磁场方向正交的转矩分量，并分别对磁通和力矩进行控制，而使异步电机可以像他励直流电机一样控制。
随着计算机技术飞速发展，功能强大的数字信号处理器（DSP）的广泛应用使得矢量控制逐渐走向了实用化。
本文先对矢量控制系统的原理进行简要说明,然后给出了一种矢量控制系统基于DSP芯片的实现方案，最后例举了一些目前应用较广泛的矢量型变频器。
关键词：矢量控制，DSP，变频器。
目录1.矢量控制 (3)1.1概述 (3)1.2基本原理 (4)1.3坐标变换 (6)2.转差频率矢量控制 (7)3.基于DSP芯片TMS320F2812的矢量控制系统 (11)4.西门子MicroMaster440变频器 (13)参考文献 (15)1.矢量控制1.1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。
具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。
简单的说，矢量控制就是将磁链与转矩解耦，有利于分别设计两者的调节器，以实现对交流电机的高性能调速。
矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。
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转差频率矢量控制的电机调速系统设计与研究朱军;郝润科;黄少瑞;高渊炯;朱政【摘要】鉴于直接转子磁场定向矢量控制系统较为复杂、磁链反馈信号不易获取等缺点,而转差频率矢量控制方法是按转子磁链定向的间接矢量控制系统,不需要进行磁通检测和坐标变换,并具有控制简单、控制精度高、具有良好的动、静态性能等特点.在分析其控制原理的基础上,应用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,并通过各模块间的参数配合调节与优化,对其进行了仿真分析.仿真结果验证了,采用转差频率矢量控制的调速系统具有良好的控制性能.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2010(033)020【总页数】4页(P171-173,177)【关键词】转差频率;矢量控制;Matlab/Simulink;调速系统【作者】朱军;郝润科;黄少瑞;高渊炯;朱政【作者单位】上海理工大学,光电信息与计算机工程学院,上海,200093;上海理工大学,光电信息与计算机工程学院,上海,200093;上海理工大学,光电信息与计算机工程学院,上海,200093;上海理工大学,光电信息与计算机工程学院,上海,200093;上海理工大学,光电信息与计算机工程学院,上海,200093【正文语种】中文【中图分类】TN919-340 引言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[1]。
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。
1 转差频率矢量控制系统1.1 数学模型[2]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。
其控制的基本方程式如下：电压方程：式中：usm，ust，urm，urt为定、转子在M-T轴上的电压分量； Ls为定子自感；Lr为转子自感；Lm为定、转子互感；ω1为定子角频率、ωs为转差角频率；P为微分算子；Rs，Rr为定、转子电阻。
磁链方程为：(2)式中：ψs m，ψrm为定、转子磁链励磁分量；ψst，ψrt为定、转子磁链转矩分量；M-T坐标上的电磁转矩方程：Te=npLm(istirm-ismirt)(3)式中：np为转子极对数; Te为电磁转矩。
当按转子磁链定向时，应有ψrm=ψr，ψrt=0，代入以上3个方程中，即得：(4)(5)(6)(7)式中：M为定、转子互感系数；ψr为转子总磁链；Tr为转子电磁时间常数，Tr=Lr/Rr。
异步电动机转矩为：(8)当电机稳态运行时，S很小，因此很小，转矩的近似表达式为：(9)式中：为电机结构常数；R2为转子电阻,为折算到定子边的转子电阻；φm为气隙磁通。
由式(9)可见，只要能保证φm不变，控制ωs即可控制Te，从而间接地控制电机的转速。
1.2 转差频率矢量控制系统结构[3-4]基于转差频率控制的异步电动机矢量控制调速系统原理如图1所示。
主电路采用SPWM电压型逆变器，转速采取转差频率控制，即异步电动机定子角频率ω1由转子角频率ω和转差角频率ωs组成(ω1=ω+ωs)。
图1中：ω、-ω分别为转子角频率给定和转子角频率负反馈；i1m、i1t分别为定子电流的转矩分量和励磁分量；ω1、+ω分别为定子角频率和转子角频率正反馈；u1m、u1t分别为定子电压的转矩分量和励磁分量；根据基本方程，以及图1可以看出，在保持转子磁链ψr不变的情况下，电动机转矩直接受定子电流的转矩分量ist控制，并且转差角频率ωs可以通过定子电流的转矩分量ist计算，转子磁链ψr也可以通过定子电流的励磁分量ism来计算。
在系统中，转速通过转速调节器ASR调节，输出定子电流的转矩分量ist，然后计算得到转差ωs。
如果采用磁通不变的控制，则Pψr=0，由式(7)可得ψrm=Lmirm，代入式(6)，得ωs=ist/(Trism)。
图1 转差频率矢量控制系统原理图由于矢量控制方程得到的是定子电流的励磁分量和转矩分量，而本系统采用电压型逆变器，需要将电流的控制方式转换为电压控制。
由于ψrm=Lmirm，ψrt=0，而变频调速时电动机转子短路即urm=urt=0，将其代入式(1)，并展开可得定子电压的励磁分量usm和转矩分量ust，其变换关系为：usm=Rsism-ω1σLsist(10)ust=ω1Lsism+(Rs+σLsP)ist(11)式中：σ为漏磁系数2 转差频率矢量控制调速系统仿真与研究2.1 仿真模型的建立[5-10]根据转差频率矢量控制系统的原理框图,采用Matlab/Simulink软件构建转差频率矢量控制调速系统模型如图2所示。
图中控制部分由给定、PI转速调节器、函数运算、两相/三相坐标变换、PWM脉冲发生器等环节组成。
2.2 仿真与结果分析2.2.1 模型参数模型参数主要有电机模型参数、控制系统放大器参数、给定值模块参数、限幅模块参数等，其中电机参数设定为：额定电压UN=380 V；频率fN=50 Hz；极对数P=2；定子电阻Rs=0.435 Ω；额定功率PN=25 kW；转子电阻Rr=0.435 Ω;定、转子互感Lm=0.069 H；转动惯量J=0.19 kg·m2；转矩给定值= 80 N·m；逆变器直流电压510 V；定子绕组自感Ls=0.071 H；转子绕组自感Lr=0.071 H；漏磁系数转子时间常数Tr=Lr/Rr=0.087。
其它参数: 励磁电流给定值 A；额定转速n*=1 400 r/min。
仿真时间设定为0.6 s。
图2 转差频率控制的矢量控制调速系统仿真模型框图将参数代入式(6)，式(10)，式(11)中可得Usm,Ust和ωs函数表达式为:Usm=0.435*u(1)-u(3)*0.056*0.071*u(2)(12)Ust=u(3)*0.071*u(1)+(0.435+0.056*0.071)*u(2)(13)ωs=u(2)/0.087*u(1)(14)式中：u(1)、u(2)、u(3)为模块参数变量，分别代表ism，ist,ω1。
2.2.2 仿真结果分析在此采用ODE5算法对系统进行仿真。
在启动0.5 s时加载TL=65 N·m,其仿真波形如图3所示。
从仿真结果中可以得到电机在起动和加载过程中，转速、电流、电压和转矩的变化过程。
图3(a)中可以看到，转速随时间的变化逐渐增大。
当t=0.361 s时，转速达到额定转速1 400 r/min左右，而当t=0.5 s时，由于此时电动机开始加载，所以使得转速有所波动，随后趋于稳定。
图3(b)显示，电机空载起动达到稳定转速时，电流值下降为起动电流20 A。
而电动机加载后，电流迅速上升，随后维持在A左右。
同样，图3(c)中，在加载后电动机转矩也随之增加，达到给定值Te=80 N·m。
图3(d)反应了系统坐标变换模块和函数运算模块变换后输出信号波形，经2r/3s变换后的三相调制信号的幅值在调节过程是逐步增加的，信号幅值的提高，保证了电动机电流在起动过程中保持不变。
图3(e)与图3(f)分别反映了电动机在起动过程中定子绕组产生的旋转磁场和电动机的转矩-转速特性，图3(e)可以看出，定子磁链的轨迹一开始并不规则，而且在不断变化，但是随着时间的变化，磁链轨迹开始呈现规则图形，保持稳定，这是因为电动机在零状态起动时，电动机磁场有一个建立过程，在建立过程中磁场变化是不规则的，随着时间的推移，磁场逐渐规则如图3(e)所示。
而磁场的变化则会影响转矩的变化，图3(f)所示转矩在一开始即电动机零状态起动时，大幅度变化，当磁场变化逐渐规则时，转矩变化也开始在小范围内波动，几乎保持稳定。
电动机的转矩-转速特性反映了通过矢量控制能使电动机保持恒转矩起动,并且调节ASR的输出限幅可以改变最大输出转矩。
图3 仿真波形图3 结语针对直接转子磁场定向矢量控制系统的缺点，在分析转差频率矢量控制系统方法原理的基础上，构建了转差频率矢量控制的异步电机调速系统仿真模型，并对这种模型进行了仿真研究与分析。
在仿真实验过程中，为了获得较好的仿真波形，作者进行了大量的参数优化设计。
实验中发现：系统中PI调节器的比例系数K1、积分系数K2与坐标变换模块输出信号的放大系数需要配合调节，当偏差较大时，调节K1，以快速减少偏差；当偏差达到要求后，调节K2，以消除稳态误差。
同时要配合调节坐标变换模块输出信号的放大系数，这样才能保证PWM发生器输出正确的三相调制信号波形。
仿真与实验结果验证了转差频率矢量控制的异步电机调速系统具有良好的动、静态控制性能。
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