运动控制课程设计

南通大学电气工程学院

运动控制综合实验

姓名：朱鹏

班级：电097班

学号: 0912002171

异步电机仿真模型建立、仿真及SVPW的研究与MATLAB仿真

摘要

对异步电动机的数学模型进行综合分析，分析异步电动机按两相静止和转子磁

场定向分解的数学模型，然后用Matlab/Simulink 仿真软件包括建立异步电动机仿真模型，并给出仿真结果。以电机基础理论为出发点，针对SPWM fe压利用率低，

谐波多和一般空间电压矢量SVPWMspace vector pulse width modulation ）结构模糊复杂的缺点，本文通过用MATLAB/simulink平台自行设计的模块，搭建了整套SVPW系统，并且通过仿真验证了整套系统的正确性和简单易行。

关键词：Matlab/Simulink 异步电动机状态方程空间电压矢量SVPWM SPWM

目录

摘要......................................................... II 目录........................................................ III 引言................................

错误！未定义书签。

1异步电动机动态数学模型..................... -

2 -

1.1电压方程........................ -

2 -

1.2磁链方程........................ -

3 -

1.3转矩方程........................ -

5-

1.4运动方程........................ -

6-

2坐标变化和变换矩阵.......................................... - 7-

2.1三相--两相变换（3/2变换）................ -7

3异步电动机仿真.........................

3.1异步电机仿真框图 .....................

8-

3.2异步电动机的仿真模型

8 -

4异步电机仿真模型仿真结果17 -

5SVPW技术原理..........

5.1S VPWM调制技术原理..

5.2SVPWM算法实现...... 6SVPW健模与仿真.......

6.1 SVPWM仿真模块图……

6.2仿真结果............ 参考文献................. ..19

(19)

(21)

(24)

(24)

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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。9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a B 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a B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 a B 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。

传统的脉宽调制方法数字化实现比较困难，以及SPWM脉宽调制技术电压利用

率低和谐波多等缺点在交流电机调速方面一直未能取得满意的结果。然而空间电压矢量脉宽调制（SVPWM勺出现很好的解决了上述问题。但是目前所普遍采用的SVPWM 结构模糊复杂等不足，让人难以理解其实现过程。本文通过用MATLAB/SIMULIN软

件平台自行设计的模块，搭建了整套SVPW系统，并且通过仿真验证了整套系统的正确性和简单易行。

1异步电动机动态数学模型

在研究三相异步电动机数学模型时，通常做如下假设

1）三相绕组对称，磁势沿气隙圆周正弦分布；

2）忽略磁路饱和影响，各绕组的自感和互感都是线性的；

3）忽略铁芯损耗

4）不考虑温度和频率对电阻的影响

异步电机的数学模型由下述电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成。

1.1电压方程

三相定子绕组的电压平衡方程为

d屮A “A Rs,

dt

U A

U B(1-1)

U C"s

与此相应，三相转子绕组折算到定子侧后的电压方程为

_

i R+ 也

U a - i a R r

U b =i b R r +d：b

dt

(1-2)

d屮

U c =ic R r C

dt

式中U A,U B,U C , U a , U b , U c —定子和转子相电压的瞬时值；i A,

i B, i c, i a, i b,i c —定子和转子相电流的瞬时值；

'-'A,'-'B,'-'C, '-'a, '-；b?；c —各相绕组的全磁链；

R S, Rr—定子和转子绕组电阻

上述各量都已折算到定子侧，为了简单起见，表示折算的上角标以

下同此。

电压方程的矩阵形式

将电压方程写成矩阵形式，并以微分算子p代替微分符号d /dt

”均省略,