异步电机控制文献综述
异步电动机矢量控制调速系统毕业论文中英文资料对照外文翻译文献综述
异步电动机矢量控制调速系统毕业论文中英文资料对照外文翻译文献综述异步电动机矢量控制调速系统中英文资料对照外文翻译文献综述The Design of the Vector Control System of Asynchronous Motor Abstract: Among various modes of the asynchronous motor speed control, vector control has the advantages of fast response, stability, transmission of high-performance and wide speed range. For the need of the asynchronous motor speed control, the design uses 89C196 as the controller, and introduces the designs of hardware and software in details. The Design is completed effectively, with good performance simple structure and good prospects of development.Keywords: Asynchronous motor, 89C196, Vector control1. IntroductionAC asynchronous motor is a higher order, multi-variable, non-linear, and strong coupling object, using the concept of parameters reconstruction and state reconstruction of modern control theory to achieve decoupling between the excitation component of the AC motor stator current and the torque component, and the control process of AC motor is equivalent to the control process of DC motor, the dynamic performance of AC speed regulation system obtaining notable improvement, thus makes DC speed replacing AC speed possible finally. The current governor of the higher production process has been more use of Frequency Control devices with vector-control.2. Vector ControlWith the criterion of producing consistent rotating magneto motive force, the stator AC current A i ,B i ,C i by3S/2S conversion in the three-phase coordinate system, can be equivalent toAC current s d i ，s q i ， in two-phase static coordinate system, through vector rotation transformationof the re-orientation of the rotor magnetic field, Equivalent to a synchronous rotation coordinates ofthe DC current ed i ，e q i . When observers at core coordinates with the rotation together, AC machinebecomes DC machine. Of these, the AC induction motor rotor total flux r ψ, it has become the equivalent of the DC motor flux, windings e d equivalent to the excitation windings of DC motor , e d i equivalent to the excitation current, windings e q equivalent to false static windings, e q i equivalent to the armature current proportional to torque. After the transformation above, AC asynchronous motor has been equivalent to DC motor. As a result, imitating the control method of DC motor, obtaining the control variable of DC motor, through the corresponding coordinates anti-transformation, can control the asynchronous motor. As a result of coordinate transformation of the current (on behalf of magnetic momentum) space vector, thus, this control system achieved through coordinate transformation called the vector control system, referred to VC system.According to this idea, could constitute the vector control system that can control r ψ and e q idirectly, as shown in Figure 1. In the figure a given and feedback signal through the controllersimilar to the controller that DC speed control system has used, producing given signal *e qs i of theexcitation current and given signal *e ds i of the armature current, after the anti-rotation transformVR -1 obtaining *e qs i and *e ds i , obtains *A i ,*B i ,*C i by 3S/2S conversion. Adding the three signals controlled by current and frequency signal 1ω obtained by controller to the inverter controlled by current, can output three-phase frequency conversion current that asynchronous motor needs for speed.3. The Content and Thought of the DesignThis system uses 80C196 as controller, consists of detection unit of stator three-phase current unit of keyboard input, LCD display modules, given unit of simulation speed detection unit of stator three-phase voltage, feedback unit of speed and output unit of control signals. System block diagram shown in Figure 2, the system applies 16 bits MCU 80C196 as control core, with some hardware analog circuits composing the vector control system of asynchronous motor. On the one hand, 80C196 through the A/D module of 80C196, speed gun and the given speed feedback signals has been obtained, obtaining given torque of saturated limiting through speed regulator, to obtain the given torque current; Use a given function generator to obtain given rotor flux, through observation obtaining real flux, through flux regulation obtaining given excitation current of givenstator current, then the excitation current and the torque current synthesis through the K/P transformation, obtaining amplitude and phase stator current, after amplitude of stator current compared to the testing current , control the size of stator current through current regulator.; on the other hand, the stator current frequency is calculated by the simultaneous conversion rate for the time constant of the control inverter, regularly with timer, through P1,submitting trigger word to complete the trigger of the inverter.4. The Design of Hardware and SoftwareThe hardware circuits of the system mainly consists of AC-DC-AC current inverter circuit, SCR trigger inverter circuit, rectifier SCR trigger circuit, the speed given with the gun feedback circuit, current central regulation circuit, protection circuit and other typical circuits. The design of software includes: speed regulator control and flux detection and regulation.4.1 AC-DC-AC Current Converter CircuitThe main circuit uses AC-DC-AC Current Converter in the system as shown in Figure 3, and main features can be known as follows:1) Main circuit with simple structure and fewer components. For the four-quadrant operation, when the brake of power happens, the current direction of the main circuit keeps the same, just changing the polarity of the voltage, rectifier working in the state of inverter, inverter working in the state of rectifier. The inverter can be easily entered, regenerative braking, fast dynamic response. The voltage inverter has to connect to a group of inverters in order to regenerative braking, bringing the electric energy back to power grids.2) Since the middle using a reactor, current limit, is constant current source. Coupled with current Loop conditioning, current limit, so it can tolerate instantaneous load short-circuit, automatic protection, thereby enhancing the protection of over current and operational reliability3) The current inverter can converter with force and the output current instantaneous value is controlled by current inverter, meeting the vector control requirements of AC motors. Converter capacitor charging and discharging currents from the DC circuit filter by the suppression reactor, unlike a greater inrush current in voltage inverter, the capacitor’s utilization is of high level.4) Current inverter and the load motor form a whole, and the energy storage of the motor windings is also involved in the converter, and less dependent on the voltage inverter, so it has a certain loadcapacity.4.2 Inverter SCR trigger drive circuitThe Inverter SCR trigger drive circuit as shown in Figure 4. Inverter trigger signal is controlled by P1 of 80C196, slip signal outputting through P1 via PWM regulation in the SCM through the photoelectric isolation to enlarge, to control the trigger of the inverter. The system uses P1.6 as control and uses P1.0~P1.5 to control six SCR inverters separately, so the trigger circuits is composed by six circuits above.The principles of drive circuit of SCR trigger inverter are as follows: when the PWM from P1 is high signal after and gate, photoelectric isolation is not on, composite pipe in a state of on-saturated, the left side of the transformer forming circuit, and that the power of the signal amplifies (current enlarges); when the PWM from P1 is low signal after and gate, photoelectric isolation is on, composite pipe in a state of cut-off, and the left side of the transformer can not form circuit; thus, composite pipe equivalent to a switch, and its frequency relied on the frequency of the PWM, so the left side of the transformer form AC signals, to trigger SCR inverter after transformer decompression, half-wave rectifier and filter.4.3 Current Loop conditioning circuitsAfter the vector calculation, outputting given current through D/A module, testing feedback current by the current testing circuit, sending them to the simulator of the P1 regulator to regulate, can eliminate static difference and improve the speed of regulation. The output of the analog devices can be regarded as the phase-shifting control signals of the rectifier trigger. Current Loop conditioning circuits as shown in figure 5.4.4 The control of speed regulatorSpeed regulator uses dual-mode control. Setting a value T N of speed error, when the system is more than the deviation (more than 10 percent of the rated frequency), as rough location of the start, using on-off control, at this time, speed regulator is in the state of amplitude limit, equivalent to speed loop being open-loop, so the current loop is in the state of the most constant current regulation. Thus, it can play the overload ability of motor fully and make the process of regulation fastest possibly. When the system enters into a state of small deviation, the system uses PI linear control instead of on-off control. As result, absorbing the benefits of non-linear and linear, the system meets stability and accuracy. The speed regulator flowchart is as shown in figure 6.4.5 Flux RegulationSlip frequency vector control system can be affected by the motor parameters, so that the actual flux and the given flux appear a deviation. This system is of observation and feedback in the amplitude of the magnetic flux, regulating flux of the rotor, actual flux with the changes of given flux.Flux regulator is also the same as the speed regulator, using PI regulator. The discrete formula is:n i S i m m m t n e T n e k n i n i /)}()({)1()(+∆+-= （1）Plus a reminder to forecast for correction:)1()(2--=n i n i I m m m （2） In the formula, m k is proportional coefficient, n t is integral coefficient, s T is sampling period, m I is the actual output value.)1()(--=∆n e n e e n （3）)()(2*2n n e n Φ-Φ= （4）When it is in the state of low frequency (f<5HZ), 1r can not be ignored, the phase difference between 1V and 1E enlarges, and the formula 1V ≈'1V no longer sets up. Through the Approximate rotor flux observer and the formula 1101112/)(L I r I V L I m T m m --==Φω to observe the flux amplitude, only open-loop control of flux, that is, to calculate from a given flux, and that is m m L I /*2Φ=.In addition, in order to avoid disorders, or too weak and too strong magnetic, limiting the output m i in preparation for the software, making it in the ranges from 75% to 115% rated value.5. Design SummaryThis text researches the vector control variable speed control system of the asynchronous motor design. The SCM 80C196 and the external hardware complete the asynchronous motor speed vector control system design efficiently, and meet the timing control requirements. The vector control system design thinks clearly, has a good speed performance and simple structure. It has a wide range of use and a good prospect of development from the analysis and design of the speed asynchronous motor vector control systems.The innovations:(1) Complete the data acquisition of the speed and voltage, output the control signal and save the devices effectively with the help of the 80C196 microcontroller owned A/D, D/A.(2) Because the Current Source Inverter uses forced converter, the maximum operating frequency is free from the power grid frequency. And it is with wide speed range.(3) This system uses constant flux to keep the constant flux stably. Use stator physical voltage amplitude to approximate the observed flux amplitude value. The magnetic flux overcomes the impact of the parameters changes. This way is simple and effective.Figure 1. Vector Control System PrincipleFigure 2. Scheme of SystemFigure 3. AC-DC-AC Current inverter CircuitFigure 4. Inverter SCR trigger drive circuitFigure 5. Current Loop conditioning circuitsFigure 6. Flux regulation flowchartReferencesHisao Kubota and Kouki Matsuse. (1994). Speed Sensorless Field-Oriented Control of Induction Motor withRotor Resistance Adaptation. IEEE Trans. Ind. Appl., vo1.30, No.5,pp.1219-1224.Li, Da, Yang, Qingdong, and Liu, Quan.(2007). The DSP permanent magnet synchronous linear motor vector control system. Micro-computer information, 09-2:195-196Liu, Wei. (2007). The application design about vector control of current loop control. Micro-computer information, 07-1: 68-70Zhao, Tao, Jiang, WeiDong, Chen, Quan, and Ren, Tao. (2006). The research about the permanent magnet motor drive system bases on the dual-mode control. Power electronics technology, 40 (5) :32-34异步电动机矢量控制调速系统设计摘 要:异步电动机的各种调速方式中，矢量控制的调速方式响应快、稳定性好、传动性能高、调速范围宽。
异步电动机设计文献综述
本科毕业设计（论文）文献综述2013 年12 月18 日本科生毕业设计（论文）文献综述评价表75KW三相鼠笼异步电动机设计1前言：现在社会中，电能是使用最广泛的一种能源，在电能的生产、输送和使用等方面，作为动力设备的电机是不可缺少的一部分。
电机是各个行业生产过程及日常生活中普遍使用的基础设备，它是进行电能量和机械能量转换的主要器件。
它在现代工业、现代农业、现代国防、交通运输、科学技术、信息传输和日常生活工工艺是提高电机可靠性和经济指标的根本途径。
国外公司注重新产品开发，在电机的安全、噪声、电磁兼容等方面很重视。
国外的先进水平主要体现在电机的可靠性高，寿命长，通用化程度高，电机效率不断提高，噪声低，重量轻，电机外形美观，绝缘等级采用F级和H级。
国内市场供大于求,只能去发展特殊、专用电机,开发新产品,满足配套主机行业的特殊需要;国外市场由于普通中小型电机特别是小型电机是传统工业产品,耗用原材料及工时多而获利少,是劳动密集型产品,工业发达国家普遍不愿意生产,纷纷转向发展中国家加工或购买。
中国是发展中国家中最大的国家,物质资源及人力资源很丰富,有广阔的市场,进入21世纪可望在中小型电机的出口数量、产品档次、创汇额上有重大突破。
有待国内中小型电机行业中的企业去争取,去竞争。
随着科学技术的发展和人类环保意识的加强，人们越来越重视环境的噪声污染问题。
因此，电机的噪声成为考核产品竞争力的一个重要因素。
为提高电动机的品质，必须采取措施削弱电磁噪声。
随着社会生活质量的不断提高，绿色电机的概念已经提出并被人们所接受。
虽然这个概念目前还是抽象的，但从环保角度看，地震动，低噪声，无电磁干扰，子导体中产生感应电流，转子在感应电流和气隙旋转磁场的相互作用下，又产生电磁转柜（即异步转柜），使电动机旋转。
异步电动机的工作原理用箭头式子可以简单的表示如下：定子绕组通入三相交流电流→产生旋转磁场→切割转子绕组→转子绕组产生感应电动势→转子中产生感应电流→转子电流与磁场作用→产生电磁转矩→运行。
电机文献综述
电机文献综述（08级）学生姓名金其超学号 ******** 院系工学院机电系专业自动化 082填写日期2010-09-27电机行业综述前言电机行业是一个传统的行业。
经过200多年的发展，它已经成为现代生产、生活中不可或缺的核心、基础，是国民经济中重要的一环。
作为劳动密集型产业，我国发展电机制造业有着得天独厚的优势。
到目前为止，我国的电机制造业已经具有一定规模。
据全国电工行业统计，2006年全国交流电机产量达到15000万kw，同比增16％；汽轮发电机9583万kw，同比增长21.64％，水轮发电机组1922万kw，同比增长49.57％。
在经过了2006年下半年的低速发展之后，2007年到现在，我国电机制造行业保持高速发展态势。
电机出口市场的需求还将在相当一个时期趋于稳定，交流电动机的国际市场需求也十分可观，并将持续处于高速增长阶段。
随着电机产品国外市场的进一步拓宽，中小型电机在出口数量、品种、产品档次、创汇额上将会有重大突破。
未来出口电机产量增长主要外部原因在于世界经济稳定增长，促进了行业贸易产量的增长。
内因是国内出口退税率改革导致企业加快出口步伐，及国内外资企业规模的不断扩大和数量的快速增加，产品竞争提高，在国内形成巨大的效益，也刺激了出口上升。
随着生产现代化程度的不断提高和人们对家用电器、汽车等消费的不断增加，市场对电机的需求也将越来越大。
预计到2010年，全国发电装机容量将达到6.6亿千瓦左右，平均每年将投产发电装机容量3700万千瓦以上，年均增长7.8%左右。
而电动机的需求与发电设备的需求呈1∶3.51的正比关系，据此分析，大型、中小型交流电动机产品在国内市场的有效需求会保持稳定增长。
正文电机的起源和发展电机工作基本原理是利用带电导体和磁场间的相互作用而把电能变为机械能。
电动机结构主要包括两部分：转子和定子。
转子为电动机的旋转部分，由转轴座组成，导体绕组的排列方式决定电动机的类型及其特性。
交流异步电机控制方法综述
传 统 的变 频 调 速 系 统 的控 制 量 是 交 流 电 动 机 的 定 子 电压 幅 值 和 交 流传 动控 统 。 特 点 是 在静 止 的 两 相 坐标 系 中控 制 定 子 磁 链 幅 值 基 其 频 率 ， 能按 电 动 机 稳 态 运 行 规 律 进 行 控 制 ． 能 任 意 控 制 定 子 磁 通 本保 持 恒 定 并 实现 转 矩 反 馈 控 制 。 核 心 问题 是 转 矩 和定 子 磁 链 反 馈 只 不 其 和转 子 磁 通 矢 量 大 小 和 位 置 ． 以输 出 的 电磁 转 矩 只 能 按 稳 态 规 律 变 模 型 。 所 以及 如何 根 据 转 矩 和 磁 链 控 制 信 号 来 选 择 电 压 空 问 矢 量 控 制 器 化 ， 态性能差 ， 动 系统 的 响应 慢 。 采用 矢 量 或 者 直 接 转 矩 控 制 技 术 的 异 的开 关 状 态 。直 接 转 矩 控 制 磁 场 定 向所 采 用 的是 定 子 磁 链 ， 只要 知 道 步 电 动 机 可 以像 直流 电 动机 一 样 进 行 控 制 ． 而 大 幅 度 提 高 交 流 电 机 定 子 电阻 就 可 以把 它 观 测 出 来 ， 此 直 接 转 矩 控 制 大 大减 少 了矢 量 控 从 因 的动 态 性 能 和使 用范 围 。通 过 对 异 步 电动 机 数 学 方 程进 行 解 耦 ． 而 制 技 术 中控 制 性 能 易 受 参 数 变 化 影 响 的 问题 ； 且 直 接 转 矩 控 制 直 接 从 而 对 异 步 电 动 机 的励 磁 电 流和 转 矩 电流 分 别 进 行 控 制 ， 空 间 磁 场 中 根 在 定 子 坐 标 系 下 分 析 交 流 电 机 的 数 学 模 型 ．控 制 电机 的 磁链 和 转矩 ． 在 据 控 制 的动 态 要 求 ， 算 出满 足 要 求 的 电 流 或 电 压 矢 量 ． 动 机 的 电 不 需 要 为 解 祸 而 简 化 交 流 电 机 数 学 模 型 ， 省 掉 矢 量 旋 转 变 化 等 复 杂 计 电 即 磁 转 矩 可 以 瞬 时 变 化 ， 受 控 制 规 律 的 影 响 ， 样 就 大 大 方 便 高精 度 的变 换 和 计 算 。但 是 其 缺 点 是 ： 出转 矩 有 脉 动 ， 速性 能 较 差 ， 制 不 这 输 低 限 的 控 制技 术 现 实 。本 文 介 绍 几 种 常 用 的 异 步 电 动 机 控制 方 法 。
异步电机变频调速系统数字检测装置设计【文献综述】
文献综述信息与计算科学异步电机变频调速系统数字检测装置设计一、前言在电力工业发展初期曾用电解化学原理进行参数测量，1890年，发明了感应式电磁原理电能表，沿用至今。
[4]传统的电参数测量方法，一般通过对模拟电压信号的采样和计算来完成测量。
主要经历了以下几个阶段:第一阶段，以模拟测量为主，通过基于电磁通量原理的指针式一起，如指针式电压表，电流表，功率表等，在线测量出电网的各种电力参数。
但其机械结构和电磁通量结构一般比较复杂，测量的精度也很难提高。
第二阶段，以直流采样为主，将被测量整流成直流量，通过测量平均值来测量电参数的有效值。
此方法软件设计简单，计算速度快，对采样值只需作比例变换即可得到被测量的数值。
但是，直流采样方法存在一些问题，如测量准确度直接受整流电路的准确度和稳定性的影响，整流电路参数调整困难等。
第二阶段，以交流采样为主，先将电压、电流信号经高精度的电压、电流互感器变成数字系统可测量的交流小信号，然后再送入微处理器进行计算。
交流采样是对被测信号的瞬时值进行采样，然后对采样值进行分析计算获取被测量信号的，对采样的速率要求高，程序计算量相对较大，但它的采样值中所含信息量大，可通过不同的算法获取所关心的多种信息(如有效值、相位、谐波分量等)，实时性好，精度高。
[3][4][5]二、各电参量检测方法和器件电流检测有多种方法，最通用的方法是采用阻性分流器、互感器或霍尔传感器。
阻性分流器工作时与负载串联，无法进行隔离测量。
互感器只适用于50 Hz 工频交流的测量。
霍尔检测技术综合了互感器和分流器技术的所有优点，同时又克服了互感器和分流器的不足，采用一只霍尔电流电压传感器/变送器模块检测元件，既可以检测交流，也可以检测直流，甚至可以检测瞬态峰值，同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离，因而是替代互感器和分流器的新一代产品。
[7]目前，电压检测也多数采用霍尔传感器。
光电式旋转编码器是检测转速或转角的元件，旋转编码器与电动机相连，当电动机转动时，带动编码器旋转，产生转速或转角信号。
毕业论文：异步电机直接转矩控制研究
毕业论文：异步电机直接转矩控制研究摘要20世纪60年代以后，由于生产发展需要，交流调速的到发展。
20世纪70年代后，科学技术的发展使得交流调速有了质的发展飞跃，主要有以下四个阶段：（1） 电力电子器件的发展促进了交流调速的发展。
电力电子器件主要用于电动机的变频调速系统。
（3）矢量变换控制的发展奠定了现代交流调速高性能的基础。
此类调速采用参数重构和状态重构的现代控制的理论实现交流电机定子电流励磁分量和转矩分量的耦合，实现了等效于直流调速的控制过程，使得交流调速性能得到改善和提高。
继矢量控制后直接转矩控制技术的运用，可获得更大的瞬时转矩和极快的动态响应。
（4） 微型计算机技术与大规模集成电路的发展为现代调速系统的发展提供了重要技术手段。
由于微机控制技术，尤其是以单片机与dsp为控制核心的微机控制技术，促使交流调速系统走向数字化控制，对信息的处理量的增大，可以实现许多复杂的控制方式。
提高了交流调速系统的可靠性和操作设置的多样性和灵活性，降低交流调速装置的成本和体积。
1.2 直接转矩控制技术的现状与发展趋势1.2.1 直接转矩控制技术的现状1985年，德国人m.depenbrock提出了直接转矩控制理论，在实现磁链的同时也实现了对直接转矩的控制。
直接转矩控制技术一诞生，就以自己新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，优良的静态性能受到了普遍的注意和得到了迅速的发展。
根据m.depenbrock所提出的直接转矩控制理论所实现的系统中，其磁链的轨迹是按正六边形运动，其六边分别有相应的六个非零电压矢量与之对应，可简单的切换六个工作状态直接由六个非零电压矢量完成六边形磁链轨迹，磁环控制简单。
日本东芝公司的takahashi教授于1986 年提出了磁链轨迹的园形方案，即让磁链矢量基本上沿园形轨迹运动。
这是一种磁链的实时控制，通过比较实时计算所得的实际磁链幅值与给定值相比较，并同时考虑此时磁链所处的位置来选择电压矢量及持续时间的长短。
交流异步电机控制方法综述
图 1 异步电动机矢量控制系统图
磁场定向是异步电动机实现矢量控制的基础，在上述的磁场定向 系统中，无论采用哪种方法，均涉及到电动机参数。 若参数值与实际不 符，或者在运行中发生了变化，都将直接影响到磁场定向的准确性。 磁 场定向不准确，会使矢量控制失去原本方法上的优势，造成系统不稳 定和动态性能下降。
（下转第 74 页）
95
●
● ●
2011 年 第 3 期
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
○I T 论坛○
科技信息
当发送“探路”数据包的数目不同时，网络资源的利用率也不同， 如图 5。 当 N 较小时，如图 6 中 N 为 1-3 时，随着 N 的增大，资源利用 率会明显的增加， 但随着 N 发送数目的增多， 会过多的消耗链路资 源，造成链路资源利用率严重降低，如图 6 中 N 为 4-12。
4 无速度传感器高动态性能控制
高精度、高分辨率的速度和位置传感器价格昂贵，而且在恶劣环
境下无法使用。 为了克服这个缺点，无速度传感器控制技术的研究进
展很快。 无速度传感器控制技术的核心问题是如何获取电机的旋转速
度，解决的出发点是利用容易测量到的定子电流、定子电压量推算出
速度或估计出速度，常用的方法有：
科技信息
○机械与电子○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2011 年 第 3 期
交流异步电机控制方法综述
王民廷 (淮南矿业集团新庄孜煤矿 安徽 淮南 232000)
【摘 要】传统的异步电动机控制是按照电机稳态时的运行规律进行控制，精度低，能耗高，效率差。 针对传统电机控制方式存在的问题，本 文介绍了当前交流异步电动机的常前控制方法并且指出其缺点和不足。 矢量控制、直接转矩控制、无传感器技术、自适应控制、智能控制技术给 异步电动机控制带来了新的发展方向。
交流异步电机控制技术发展综述
交流异步电机控制技术发展综述
近几十年来，异步电机的应用在不断扩大，其中最重要的是它的控制
技术的发展。
为了确保异步电机的有效控制，研究者们采用了各种不同的
控制方法。
因此，本文综述了近几十年来异步电机控制技术的发展情况。
首先，介绍了异步电机的基本结构和原理，包括电子电路的组成、控
制方式的基本原理。
然后，针对异步电机控制的关键问题，在控制方面，
介绍了传统的速度控制方法、模糊控制方法、神经网络控制方法、模型预
测控制方法和综合新技术控制方法，分别介绍这些方法的基本原理和特点，以及每种方法适用的场合。
随着电子技术和计算机技术的发展，控制理论和技术也在不断改进和
改善。
例如，基于现代数字控制理论，引入了多变量PID算法，改善了电
机控制的精度和抗侧摆特性；引入了各种模型预测控制算法，改善了系统
的稳定性和鲁棒性；发展了基于时变自抗扰技术的控制算法，改善了电机
控制的准确性。
最近，人们开始引入传感技术来检测和控制异步电机。
摘要本文所进行的工作是从异步电机...
摘要本文所进行的工作是从异步电机直接转矩控制（ＤＴＣ）的基本原理出发，并对直接转矩控制策略进行改进，不断提高控制性能。
由于时间有限，本文所进行的研究工作主要集中在三个方面：（１）ＤＴＣ基本原理的学习与实现（２）ＤＴＣ中转速调节器的设计研究。
（３）新型定子磁链观测器的研究。
ＤＴＣ所具有的非线性和参数不可知的特性决定了直流调速系统的转速调节器的设计方法不能完全适合于ＤＴＣ系统。
笔者采用了模糊参数调节的方法改造了传统的ＰＩ调节器，仿真证明此方法是有效的。
定子磁链的观测是ＤＴＣ的关键技术，传统的Ｕ．Ｉ模型结构简单，实用，但是由于积分器将电流检测中的直流偏置累加，而且对定子电阻的变化鲁棒性不够。
Ｕ．Ｉ模型难以在低速区得到应用。
笔者首先证明了一种在数学上成功并在矢量控制中得到应用的新型积分方法并不适合于ＤＴＣ系统，然后在查阅大量文献的基础上采用了基于电流调节器的定子磁链全阶观测器。
此观测器结构比较简单，物理意义明确。
可以看作传统Ｕ．１模型的一种改造，取得了令人满意的效果。
本文进行了大量的仿真，编程和现场调试工作。
仿真中针对１８ｋｗ的异步电机进行了仿真，建立了一个完整的ＤＴＣ系统。
证明了笔者采用的算法的正确性。
另外笔者用汇编语言编程，在数字信号处理器（ＤｓＰ）上开发了ＤＴＣ的实时控制软件，以验证仿真中提出的算法。
最后笔者在７５ｋｗ的电机组上进行了实验。
试验结果表明实时控制系统部分达到了以上算法的预期目的。
关键字：直接转矩控制系统：速度调节器；模糊ＰＩ；电机全阶观测器：实时控制；数字信号处理器ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｔｏｄｅｓｉｇｎａＤｉｒｅｃｔＴｏｒｑｕｅＣｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．１ｉｍｉｔｅｄｂｙｔｉｍｅｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｒｅｅａｒｅａｓ：（１）ｂａｓｉｃＤＴＣｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｕｄｙａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈ（２）ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｏｒｏｆＤＴＣ（３）ａｎｅｗｋｉｎｄｏｆｓｔａｔｏｒｆｌｕｘｏｂｓｅｒｖｅｒＢｅｃａｕｓｅｔｈｅＤＴＣｓｙｓｔｅｍｉｓａｎｏｎｌｉｎｅａｒｓｙｓｔｅｍａｎｄｗｅｃａｎ’ｔｇｒａｓｐｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ，ｔｈｅｃｌａｓｓｉｃｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｏｒｓｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｉｓｎｏｔｆｉｔｆｏｒＤＴＣｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔａｎｅｗａｎｄｓｉｍｐｌｅｆｕｚｚｙａｄａｐｔｉｖｅＰＩｒｅｇｕｌａｔｏｒ．Ｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅ。
三相异步电动机发展现状外国文献
一、概述三相异步电动机作为一种常见的工业电机，在许多领域得到了广泛的应用，其发展趋势和技术创新对于我国的工业生产和技术进步具有重要意义。
对于三相异步电动机的发展现状以及在外国文献中的相关研究和探讨具有重要的参考价值。
二、三相异步电动机的发展现状1. 三相异步电动机的基本原理三相异步电动机是一种利用三相交流电源进行工作的电动机，其中三相异步电动机的基本结构包括定子和转子两部分。
当电流通过定子绕组时，会在转子中产生感应电流，从而使得转子受到转矩的作用而旋转，实现能量的转化。
目前，三相异步电动机在工业领域得到了广泛的应用，包括风力发电、水泵、矿山机械等各种领域。
2. 国外三相异步电动机研究现状在国外，对于三相异步电动机的研究已经取得了一系列的进展和成果。
在电机的设计和优化方面，研究人员通过改进电机的结构和材料，提高了电机的效率和性能；在控制技术方面，采用了先进的变频调速技术和磁控技术，实现了对电机的精确控制和能耗管理；在应用领域方面，三相异步电动机已经被广泛应用于新能源领域和工业自动化生产中。
3. 国内三相异步电动机的发展趋势在国内，三相异步电动机的发展也取得了一定的成就，但与国外相比仍存在一定的差距。
目前，国内对于三相异步电动机的研究主要集中在电机的结构和设计、控制技术的改进以及应用领域的拓展上。
具体来说，国内正在加大对于电机效率的提升和能源利用的优化设计，同时在控制技术和智能化方面也有了一定的研究和实践。
未来，国内三相异步电动机的发展趋势将主要体现在新能源、汽车动力和工业智能制造等领域。
三、国外文献中关于三相异步电动机的研究和探讨1. 三相异步电动机的设计优化研究在国外的文献中，对于三相异步电动机的设计和优化研究已经取得了一定的进展。
研究人员通过对电机的结构、材料和制造工艺进行改进，提高了电机的效率和性能。
采用了高性能的磁性材料和轴承，减小了电机的功率损耗和机械损耗，从而提高了电机的转速和效率。
研究人员也通过仿真和试验等手段，对电机的工作特性进行了分析和优化，使得电机在不同工况下都能够具有较好的性能表现。
异步牵引电动机综述
频率归算后 的电路图
(f1)
(f1)
频率归算前 的电路图
(f1)
(f2 = sf1)
22
将频率归算之后的转子电阻写成
R2 1 s R2 R2 s s
综上所述，进行频率归算有两方面的意义，一是使定、转子 23 电路的频率相等；二是推出了代表机械功率的等效电阻。
2
绕组归算
绕组归算是要解决定、转子绕组匝数、相数和 绕组因数不同的问题。 绕组归算的物理意义是：在转子对定子影响不 变的原则下，用匝数、相数和绕组因数与定子绕组 的匝数、相数和绕组因数相同的等效转子绕组代替 实际转子绕组。
18
由于定子电流建立的定子磁场和转子电流建立的 转子磁场相对于定子的转速均为同步转速，定子、转 子磁场始终保持相对静止。 定、转子磁场保持相对静止是产生恒定电磁转矩的 必要条件。
E1 4.44 f1 N1kw1m
E2 s 4.44 f 2 N 2kw 2m
1 jI 1 X 1 j 2 f1 L1 I 1 E X1 2 f1 L1 2 s jI 2 s X 2s j 2 f 2 L2 I 2 s E
2
pcu 2 sPe
I ( R jX ) E 2s 2s 2 2s
3. 3 三相感应电动机的等效电路
为了便于对感应电机进行分析计算，需要推出感应 电机的等效电路。
(f1)
(f2 = sf1)
1 频率归算
频率归算的目的是要解决定子、转子频率不同的问题。 频率归算的物理意义是：在转子方对定子方影响不变的原则 下，用静止的、转子电阻为R2/s的等效转子代替旋转的、电 阻为R2的实际转子。
电机学研究各种电机的一般顺序：
文献综述最新
V/f控制的异步电动机调速系统的设计与仿真V/f控制的异步电动机调速系统的设计与仿真摘要：异步电动机调速系统在实际生活中有应用，利用MATLAB/SIMULINK 平台建模进行仿真。
关键词：异步电动机调速仿真为了更精确地实现交流异步电动机调速，基于交流异步电动机的数学模型论述异步电动机变压变频(VVVF)调速系统的各种控制策略．总结早期的基于异步电机稳态模型的控制策略，介绍3种较成熟的基于动态模型的控制策略，分析现代控制理论在交流异步电动机调速系统中的应用，展望交流调速控制策略的发展方向。
文献一介绍了传统的控制策略在工业现场中的应用已经较为成熟，各种现代控制策略和先进控制算法则有广阔的发展前景。
文献二介绍了矢量控制( FOC) 和直接转矩控制( DTC) 是目前高性能异步电动机调速系统中的两种主要控制方法。
研究和工程实践表明, 这两种方法各有优缺点, 国内外很多学者也提出了很多方案, 试图改进和完善这两种控制方法。
本文从全新的思路出发, 尝试把这两种方法结合到一个控制系统中, 取长补短, 形成一种新的混合控制方法。
该方法使用户可以根据实际运行的不同需要, 在线灵活地切换到合适的控制方法( FOC 或DTC) , 以提高控制性能。
为了实现两种控制方法之间的平滑切换, 本文把传统的PI 控制器改造成可重置PI 控制器。
仿真和实验结果表明, 这种可重置PI 控制器可以有效减少FOC 和DTC 切换时造成的系统波动, 同时能保持原有控制系统的性能, 提高了文提出的混合控制方法的实用价值。
文献三在文章里详细分析交流异步电动机变频调速的原理基础上，应用MATLAB/SIMULINK仿真软件，实现了转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统的仿真，并且详细分析了仿真结果。
文献四说明矿用提升机实际应用中所出现的低效, 高能耗等诸多问题, 提出了使用变频调速技术代替传统控制的必要性文中首先分析了矿用提升机的基本理论. 在此基础上设计了—种全数字式P L C 控制的矿用变频调速系统, 通过计算比较得出, 该变频调速系统较传统转子串电阻调速控制方式具有控制简单易行. 实现低能耗, 有效提高年产置等特点。
基于交流变频调速异步电动机拖动的电梯系统设计【文献综述】
文献综述电气工程及其自动化基于交流变频调速异步电动机拖动的电梯系统设计一．前言部分伴随着经济不断发展，人们的居住和工作环境对电梯的需求的变大，为适应社会的发展，必须引入新技术到电梯系统中，使电梯的性能不断的提升以及使人们乘坐电梯的舒适度不断的提升。
20世纪上半叶之前，电梯大多使用直流电机作为拖动装置，因为直流电机具有调速容易，转矩较大的优点，但是由于它工作是噪音大，维护时麻烦，价格昂贵等缺点。
因此，随着电力电子技术的发展，马上被交流异步电机所取代。
交流异步电动机具有制造价格低，维护方便且体积小等优点。
它被用于电梯曳引系统。
其调速方式由原先的变极调速，到之后的变压调速到现在被广泛应用的变频变压调速即VVVF。
传统的电梯控制系统由继电器控制逻辑部分，但是由于继电器具有线路复杂，反应慢，长时间工作损坏器件，维修频繁、麻烦的缺点，逐渐被可编程控制器(即PLC)所取代，它是根据数据逻辑控制器发展起来的，具有逻辑运算快，维修方便，线路大大的简洁明了等优点。
由于交流变频技术的发展，与PLC逻辑控制的配合使用，是电梯的安全性，可靠性大大提升的同时，也改变它乘坐电梯的舒适度，还能保证电梯的平层精度，降低能耗，节约了资源。
本文主要介绍了当代电梯系统的结构，分析剖解VVVF调速系统的基本原理，并对PLC进行了解和分析，以及以后电梯的发展趋势。
二．主题部分介绍电梯的发展历史，从1854年，奥的斯发明第一台升降梯开始到现在被广泛采用的PLC控制的变频调速电梯到最近的采用永磁同步电机拖动的电梯，可谓发展迅速。
然后对电梯的结构以及部分功能进行了描述，电梯的组成基本由曳引系统，导向系统，轿厢，门系统，重量平衡系统，电力拖动系统，电力控制系统，安全保护系统组成。
电梯要完成向上或者向下运行，它需要一组装置为它提供一个动力，那就是曳引系统，它为电梯输出动力进而传统动力，它是电梯拖动的最主要的部分。
对电梯的安全装置进行了简要功能作用的说明，如限速器、安全钳、终端超越超乎装置等，前两者是配合使用的，后者是为了防止电气失灵而导致撞顶与坠落事故。
异步高速电动机控制技术的研究
异步高速电动机控制技术的研究一、引言异步高速电动机是一种性能优异、用途广泛的电动机。
由于其质量轻、结构简单以及适合中小功率运行等特点，已经成为工业领域的热门选项。
为了进一步提高异步高速电动机的效率和性能，需要开展相关的控制技术研究。
本文将探讨异步高速电动机控制技术的研究现状、存在的问题以及未来发展方向。
二、异步高速电动机的基本原理和特点1.基本原理异步高速电动机是采用异步电动机的转子结构，但是换上了高速的永磁同步电动机的定子结构。
因此，其基本原理是把定子结构中的感应电磁场与转子结构中的永磁电磁场相结合，从而使转子加速旋转。
2.特点异步高速电动机具有多种特点。
首先，它的功率较小，重量轻，结构简单，因此适合用于中小功率的运行。
其次，因为采用的是永磁电机结构，所以其稳态速度较高。
此外，虽然在同类电机中其惯性矩等运动性能不如永磁电机，但与普通异步电动机相比，异步高速电动机具有较快的动态响应，并且其运动控制精度也相应比较高。
三、异步高速电动机控制技术的研究现状1.控制技术的分类针对异步高速电动机的控制技术，可分为两类：传统的矢量控制技术和基于模型预测控制的技术。
其中，传统的矢量控制技术主要基于PLL技术实现转速和转子位置的测量，并根据电流文本实现闭环控制。
而基于模型预测控制技术，基于的是高级控制理论，利用多个先验知识模型和优化算法，实现对电机动态响应和控制精度的优化。
2.现有研究成果因为其应用领域广泛，异步高速电动机控制技术在国内外已经得到了广泛关注。
在国内，检测异步高速电动机特性参数并实现动态控制的研究已经取得了一定的进展。
例如，C. Huang等人通过开发用于嵌入DSP的小型矢量控制器，成功地实现了电机转矩和速度控制。
在国外，也有很多相似的研究。
例如，W. Farag等人提出了一种模型参考自适应控制方法，利用反向学习算法和神经网络模型，实现了对异步高速电动机的直接转矩控制。
四、异步高速电动机控制技术存在的问题尽管在异步高速电动机控制技术研究上已经取得一定的进展，但是仍然存在一些问题。
(完整word版)异步电机阅读报告_西工大电气工程及其自动化专业_电机学报告
异步电机阅读报告姓名学号班级目录摘要 (2)一、异步电机等效电路的简明推导及分析 (2)二、三功率异步电机在抽油机中的节能应用 (4)三、异步电机设计方案的评审 (5)四、改进的异步电机直接转矩控制方法 (7)五、异步电动机效率优化控制策略综述 (8)六、非破坏性的方法估算异步电机的磁材料性能 (9)参考文献 (11)摘要《异步电机等效电路的简明推导及分析》通过异步电机化理想变压器和异步电机电压方程等效变换，推导了常用的异步电机稳态等效电路和动态等效电路;《三功率异步电机在抽油机中的节能应用》文中根据游梁式抽油机的工作状态适当调整电机的功率，提高整个抽油机系统的效率,从而减少对电网质量的损害；《异步电机设计方案的评审》从经济适用、可靠性高、高效节能、降低成本、外形美观流畅和符合环保要求提出要求来进行异步电机的设计；《改进的异步电机直接转矩控制方法》提出了一种新型控制方法，该方法明显优于常规的直接转矩控制，提高了系统的控制性能；《异步电动机效率优化控制策略综述》介绍了几种典型算法的原理和性能，并指出了异步电动机效率优化的研究方向.关键词：异步电机效率控制一、异步电机等效电路的简明推导及分析等效电路在分析异步电机的工作原理和各物理量的关系时起着重要的作用。
在我们的电机学课堂上,异步电机的等效电路也是学习的一个重点。
文章提出一种简明的异步电机等效电路推导法.该方法通过化理想变压器和异步电机电压方程等效变换，推导过程简单，易于理解.使用到的主要方法是理论推导,得出称T 型动态等效电路和直接转矩控制r型动态等效电路特定的物理意义，便于初学者理解。
课堂中我们学习的异步电机等效电路如下：图3 异步电机T型稳态等效电路由上图可以得到异步电机电压平衡方程式为：Us=Is×[Rs+j(Xs+Xm)]+Ir×jXm；Is×jXm+[Rr/s+j(Xr+Xm）]×Ir=0；即：(1)1、通用稳态等效电路设a为任意常数，变换矩阵(2)把式（2)代入式(1）,并在等式两侧左乘，通过化简，得由以上二式得到通用稳态等效电路如下：2、通用动态等效电路异步电机动态特性由下述电压平衡方程描述:（3)和稳态电路一样，也可对式(3)进行变换，可得：令转子反电势空间矢量e=—jwaLmIs-jwaLrIr由以上三式可得异步电机通用动态等效电路为：异步电机等效电路不是唯一的，可按需要等效变换适当选择.文中提出的异步电机等效电路推导方法，推导过程简单,易于理解。
文献综述-异步电动机无速度传感器矢量控制系统的设计与分析
文献综述电气工程及其自动化异步电动机无速度传感器矢量控制系统的设计与分析前言：电机分为两种，分别是直流电机与交流电机。
异步电机和同步电机则构成了交流电机。
这几种电机分别有优缺点:直流电机容易控制，调速也简单，所以它主要在变速传递动力领域得到了运用，但它的缺点是结构不简单，成本高，电刷经常被磨坏，维护不是很便利，对外部因素的要求比较高; 异步电机的结构不复杂，成本低，但是因为它的不简易的数学模型，比较难于实现对它的控制，所以长久以来它只在变速传动领域得到较多应用;同步电机的优点则是电源频率稳定的时候，其转速则保持恒定，但以前都存在着不容易起动、重载时振荡经常产生甚至是失去步骤的可能，故实际生产中应用很少。
但是在最近一段时间里，这种格局己经渐渐发生了变化，伴随着电力电子、微电子和控制技术的不断进步，提出了许多新的控制异步电机的技术，交流电机调速的发展解决了瓶颈，电气传递动力交流化的时代接踵而至。
交流变频调速系统对于调速的优越和起动、制动的性能还有高效省电的现象，变频调速方面的电机得到大量使用，它的容量、速度和电压等级都可以很高;调速系统体积小、重量轻、惯性小，运行可依靠性高，维护工作量少，适宜比较恶劣的工作环境，成本低廉。
由于变频调整速度技术尤其是矢量控制技术的突出特点，所以从一般工业技术到航空、航天军事工业，以至家电空调、精密伺服机器人控制等等，变频调速技术都有所涉及，渐渐的取代了直流调速。
过去因为直流调速系统调速方法不复杂、转矩的控制也不难，比较易于得到优良的动态特殊性质，所以高性能的传递动力系统都在对直流电机进行使用，直流调整速度系统在变速传递动力领域中有着不一般的位置。
但是直流电机的机械改变方向的器件结构不简单、需要经常的监测和修理、运行过程中经常冒出火星、制造需要的资金不低，致使直流传递动力系统的维持资金需求很大，特别是因为改变方向问题的存在，直流电机达到做成高速大容量的机组的目的。
主题：本文较为简略的研究了异步电机无速度传感器矢量控制技术。
异步电机控制文献综述
文献综述毕业设计题目：基于freescaleDSC的电机控制设计基于freescaleDSC的电机控制设计滕昭跃(08电子信息科学与技术(1)班E08640119)一、前言电机行业是一个传统的行业。
经过多年的发展，它已经成为现代生产、生活中不可或缺的核心、基础，是国民经济中重要的一环。
电动机主要分同步电动机、异步电动机与直流电动机三种，分别应用于不同的场合，而其中又以三相异步电动机的使用最为广泛。
到目前为止，我国的电机制造业已经具有一定规模。
在现代电动机控制中，长期以来存在着交流调速和直流调速方案之争，早在19世纪末，电力系统中就有过交流供电和直流供电之争，结果经过半个世纪的争论，由于三相交流电的发明，使电力系统的交流化取得了胜利[1]。
由于电力电子器件的不断发展，这对交流电机的控制和调速奠定了物质基础。
电力电子器件是实现弱电控制强电的关键所在。
以普通晶闸管构成的方波形逆变器被全控型高频率开关器件组成的脉宽调制(PWM)逆变器取代，正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器及其专用芯片得到了普遍应用。
在现代电机控制理论中，交流变压变频技术是一种转差功率不变高效型调速技术，它是现代交流调速的主要控制方法，自20世纪60年代获得突破性进展以来，一直受到人们的高度重视。
交流变压变频技术按其控制方式可简单分为：V/F恒定正弦脉宽调制(SPWM)、电压空间矢量(SVPWM)、矢量控制和直接转矩控制三代控制方式[2]。
在20世纪80年代初期出现了数字信号处理器，DSP(Digital Signal Processors)以运算速度快为显著特征而单片机则以数字控制功能强为特点。
电动机的数字控制既要求控制器有强大的 I/O 控制功能，又要求控制器有高速的信号处理能力以实现实时控制。
因此世界上各大DSP生产商将DSP的高速运算速度与单片机的高控制能力相结合，开发出电机控制的专用DSC。
其中由飞思卡尔公司生产的56f8300系列DSC就是为电机控制所研发。
交流异步电动机调速系统控制策略综述
2019年7月交流异步电动机调速系统控制策略综述章启洪（新万鑫（福建）精密薄板有限公司，福建莆田351200）【摘要】近些年来，在电动机当中交流异步电动机应用范围非常广泛，但是因为调节速度性能较差，所以需要使用一部分调节速度比较高的设备，其中变频调速是一种常见的调速方法，在应用过程中主要是围绕转速变动实现的，通过对技术进行改造可以实现高动态的使用性能，目前伴随着现代化水平的提升，现代化的控制理论得到了引进，变频调速上升到一个全新的高度和水平。
本文主要对交流异步电动机调速系统控制策略进行详细分析。
【关键词】交流异步电动机调速系统；控制策略【中图分类号】TM343【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2019）07-0221-021前言旋转电机是一种实现电能转换的机电装置,其在工作状态下可以实现机械能与电能或电能与机械能的相互转换。
针对异步电动机,其具有简单的结构、运行很低的运行成本以及运行安全可靠,所以应用非常广泛,并且与相同容量的直流电动机相比较,重量要轻1/2,造价费用只有1/3。
对于调速要求不高的生产机械,如传送带、水泵等还是大规模的使用交流异步电动机进行驱动。
下面主要对交流异步电动机调速系统的控制策略进行了探讨。
2异步电动机工作原理在人们的日常生活中,异步电动机被人们叫做感应电动机,与直流电动机相比,交流异步电动机有很多方面的不同,主要是围绕子绕运转,此时利用旋转磁场当中的受切割作用而产生感应电流,并且在磁场中还会受到磁力的重要作用,这样就产生了电磁转矩,有效实现了转子旋转的目的。
如果要想更加全面的了解异步电动机的工作园林,必须充分研究和分析磁场的产生,磁场的产生就是根据“电生磁、磁生电”的相互转化原理产生的。
绕组在定子槽彼此成120度位置依次排列,简单的说,当A相电压最大时,此时对应A槽磁力最强;稍后B相电压最大时,B槽内磁力变为最大;这样就形成了最强磁极从A槽转移至B槽,依此循环,便产生了“旋转的磁场”旋转的方向由相序决定,交流电频率与旋转速度成正比关系,磁极对数与交流电频率成反比例关系。
异步电机矢量控制概要
哈尔滨理工大学学士学位论文异步电机矢量控制系统研究摘要矢量控制理论于 1971年由德国首先提出,此后产生了矢量控制技术,矢量控制技术可以将三相异步电机等效为直流电机,这样控制三相异步电机就等笑成了控制直流电机,从而交流调速就可以获得与直流调速系统同样的静、动态性能,开创了交流调速和直流调速相媲美的时代。
交流调速技术在工业领域的各个方面应用很广,对于提高电力传动系统的性能有着重要的意义,由于电力传动系统的复杂性和被控对象的特殊性,使得对它的建模与仿真一直是研究的热点。
矢量控制方法的提出,使交流传动系统在动态特性方面得到了显著的改善和提高,从而使交流调速最终取代直流调速成为可能。
矢量变换控制的异步电机变频调速系统是一种高性能的调速系统, 已经在许多需要高精度,高性能的场合中得到应用。
根据交流三相异步电动机的模型性质,构建矢量控制的整体框图,同时得出三相异步电动机在 A 、 B 、 C 静止坐标系统和二相同步旋转 MT 坐标系下数学模型,运用 MATLAB 下的 SIMULINK 搭建系统的仿真框图进行仿真。
关键词异步电机; 矢量控制; SIMULINK 仿真- I -哈尔滨理工大学学士学位论文Researching on asynchronous motor vector control systemAbstractThe vector control theory first proposed was in 1971 by Germany,after that, vector control technology was been created.The vector control technology, which can control the three-phase asynchronous motor as the DC motor,thus three-phase asynchronous motor obtained the same performance as DC converter system,and founded the time which the AC velocity modulation system compared with the DC velocity modulation system.With proposed of vector control method, the dynamic characteristic of the AC transmission system to have the remarkable improvement and the enhancement,thus caused the AC velocity modulation finally to replace to DC velocity modulation to become possibly.vector control system of asynchronous motor is a high performance speed-control system and has been used in a lot of situations of high precision and high performance.This thesis firstly describes the characteristics of the three phase asynchronous motor's mathematical model,and modeling methods modeling Process .And describes the mathematical model for an AC motor at A-B-C three phase reference frame and M-T two phase rotary reference frame at the same time.Keywords asynchronous motor; vector control system; Simulink- II -哈尔滨理工大学学士学位论文目录摘要...... . .. (I)Abstract (II)第 1章绪论 . ....................................................................................................... 1 1.1 课题背景 . .................................................................................................. 1 1.2 电力电子技术是现代交流调速的物质基础 . .......................................... 1 1.3 交流调速系统控制技术的发展 . .............................................................. 2 1.4 脉宽调制技术 . .......................................................................................... 2 1.5 本章小结 . .................................................................................................. 2第 2章三相异步电机数学模型 . ....................................................................... 3 2.1 三相异步电机的工作原理 . ...................................................................... 3 2.2 三相异步电机物理模型 . .......................................................................... 3 2.3 坐标变换 . .................................................................................................. 5 2.3.1 三相 /两相变换(3/2变换 . ............................................................ 6 2.3.2 两相 /两相旋转变换 (2s/2r 变换 ........................................................ 7 2.3.3 直角坐标 /极坐标变换 . ...................................................................... 7 2.4 异步电机在二相静止坐标系上的数学模型 . .......................................... 8 2.5 本章小结 . .................................................................................................. 8第 3章异步电机矢量控制研究 . ....................................................................... 9 3.1 按转子磁场定向矢量控制的基本原理 . .................................................. 9 3.2 PWM变频原理 ....................................................................................... 10 3.3 矢量控制系统 . ........................................................................................ 13 3.4 矢量控制系统在转子坐标系中的实现方案 . ........................................ 14 3.5 本章小结 . ................................................................................................ 16第 4章系统仿真研究 . ..................................................................................... 17 4.1 仿真工具语言MATLAB 简介 .............................................................. 17 4.2 异步电机矢量控制系统仿真 . ................................................................ 18 4.3 本章小结 . ................................................................................................ 25结论 . ................................................................................................................... 26致谢 . ................................................................................................................... 27参考文献 . ........................................................................................................... 28附录 . ................................................................................................................... 30 - III - 哈尔滨理工大学学士学位论文第 1章绪论1.1课题背景直流电气传动和交流电气传动在 19世纪中先后诞生,交流调速和直流调速方案之争,长期以来一直存在。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
文献综述毕业设计题目：基于freescaleDSC的电机控制设计基于freescaleDSC的电机控制设计滕昭跃(08电子信息科学与技术(1)班E08640119)一、前言电机行业是一个传统的行业。
经过多年的发展，它已经成为现代生产、生活中不可或缺的核心、基础，是国民经济中重要的一环。
电动机主要分同步电动机、异步电动机与直流电动机三种，分别应用于不同的场合，而其中又以三相异步电动机的使用最为广泛。
到目前为止，我国的电机制造业已经具有一定规模。
在现代电动机控制中，长期以来存在着交流调速和直流调速方案之争，早在19世纪末，电力系统中就有过交流供电和直流供电之争，结果经过半个世纪的争论，由于三相交流电的发明，使电力系统的交流化取得了胜利[1]。
由于电力电子器件的不断发展，这对交流电机的控制和调速奠定了物质基础。
电力电子器件是实现弱电控制强电的关键所在。
以普通晶闸管构成的方波形逆变器被全控型高频率开关器件组成的脉宽调制(PWM)逆变器取代，正弦波脉宽调制（SPWM）逆变器及其专用芯片得到了普遍应用。
在现代电机控制理论中，交流变压变频技术是一种转差功率不变高效型调速技术，它是现代交流调速的主要控制方法，自20世纪60年代获得突破性进展以来，一直受到人们的高度重视。
交流变压变频技术按其控制方式可简单分为：V/F恒定正弦脉宽调制(SPWM)、电压空间矢量(SVPWM)、矢量控制和直接转矩控制三代控制方式[2]。
在20世纪80年代初期出现了数字信号处理器，DSP(Digital Signal Processors)以运算速度快为显著特征而单片机则以数字控制功能强为特点。
电动机的数字控制既要求控制器有强大的 I/O 控制功能，又要求控制器有高速的信号处理能力以实现实时控制。
因此世界上各大DSP生产商将DSP的高速运算速度与单片机的高控制能力相结合，开发出电机控制的专用DSC。
其中由飞思卡尔公司生产的56f8300系列DSC就是为电机控制所研发。
这种 DSC是目前用于电机控制中功能最强大的控制器。
它足以满足以上几种控制方式的需求[3] [4]。
二、电机的交流调速从世界上第一台电动机诞生以来，交流电机变频调速技术的发展一直没有得到大规模的应用。
这主要是由于交流电动机本身的控制复杂性以及电力电子技术不成熟，控制方法不完善造成的。
但是，从20世纪70年代以后，随着电力电子技术和微电子技术的发展，带动了交流调速系统的兴起和发展，逐渐打破了直流调速系统占据的统治地位。
针对交流电机（尤其是笼型感应电机）动态数学模型的非线性多变量强祸合特点，并随着智能控制技术的发展，许多学者提出了各种控制策略和技术方法。
包括无速度传感器矢量控制技术、直接转矩控制技术、基于神经网络控制的矢量控制技术、空间电压矢量控制技术等[8]。
现代交流调速技术的发展依赖于微电子学、电力电子技术、计算机控制、现代控制理论和逆变技术的发展以及交流电动机制造技术的发展，是一门多学科交叉技术。
近年来，交流电机的驱动在工业中得到了非常广泛的应用。
2.1直流电机与异步电机调速性能比较异步电机相对于直流电机，具有坚固耐用，价格便宜，易于维护等显著特点，在各行各业得到广泛应用。
但是，异步电机的调速性能远比直流电机差，这限制了异步电机在调速场合的应用。
由电机原理可知，电机调速的本质是控制电机的电磁转矩实现加减速，达到调节转速的目的。
电动机的电磁转矩是由主磁场和电枢磁场的相互作用产生的。
主磁场和电枢磁场产生方法的不同，以及两者之间相互作用形式的不同产生了电机不同的调速性能。
直流电机调速性能优异、可控性好是因为它具备以下几个条件：（1）主磁场由直流励磁电流产生，用补偿绕组克服电枢反应，一般可认为主磁场是稳定的直流磁场；（2）当电刷位于几何中性线时，电枢磁场和主磁场在空间上是垂直的，不产生耦合；（3）励磁电流和电枢电流互相独立，由各自所在回路控制，易于实现；（4）在工程实现中，直流电机可以视为单输入/单输出的二阶线性系统（SISO ），输入为电枢电压，输出为转速。
若忽略电枢反应和磁场饱和，直流电机的输出转矩可以表示为f a af e I I G T = (1)式中，e T 为电磁转矩，af G 为直流电动机的电动势常数，a I 为电枢电流，f I 为励磁电流。
直流电机的构造决定了励磁电流f I 产生的磁链f ψ与电枢电流a I 产生的磁链a ψ是垂直的，即两个矢量之间是解耦的。
通过改变a I 控制转矩时，磁链f ψ不受影响，且在f ψ为额定值时，可以获得快速的瞬态响应和较高的单位安培转矩；通过f I 改变控制磁链f ψ时，不会影响到a ψ。
这就是调速所希望的独立性、解耦性。
应用经典的线性系统控制理论以及相应的工程设计方法可以很方便地分析和设计直流电机的调速系统。
异步电机和直流电机相比，具有以下特点：（1）三相异步电动机的定子上施加三相对称正弦交流电流，产生一个空间旋转磁场；（2）转子电流产生的旋转磁场在稳态时与定子电流产生的旋转磁场同步旋转，但相位不同，在空间上不存在垂直关系，也就不存在解耦特性；（3）异步电机多为鼠笼型，转子短路，只能调节定子电流；（4）异步电机的动态数学模型是至少七阶的多输入多输出系统（MIMO ）。
显然，异步电机的动态数学模型极复杂，只有通过有效的简化与控制技术实现解耦才有可能获得像直流电机类似的调速性能[5]。
2.2异步电机的控制由于异步电机的控制与直流电机的控制不同，没有专门的励磁绕组或者永磁体，因此，异步电机的磁场控制现得尤其困难。
因此，人们提供了多种异步电机控制策略，其核心均为对异步电机磁场的有效控制，其控制方法有开环控制，闭环控制，直接控制和间接控制等多种形式。
2.2.1变压变频控制（VVVF ）[1]异步电机的同步转速是由给电机供电的电源频率和电机的极对数决定的，当供电频率改变时，电机的同步转速也随之改变。
在负载条件下，电机转子的实际转速低于电机定子的同步转速，其转差的大小与电机的负载有关。
异步电机的稳态 T 形等效电路如图 1所示。
根据电机学基本原理，电机定子每相电动势的有效值为：m N s g s k N f E Φ=144.4 ( 2 )式中：g E 为气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，单位为V ；1f 为定子频率, 单位为Hz ； s N 为定子每相绕组串联匝数;s N k 为基波绕组系数；m Φ每极气隙磁通量，单位为Wb 。
图 1异步电机稳态 T 形等效电路在电机控制过程中，使每极磁通；m Φ保持恒定值不变是关键一环，其幅值通常保持为额定值。
这是因为，如果磁通太弱，就没有充分利用电机的铁心，并影响电机的输出转矩；如果过分增大磁通，又会使铁心饱和从而导致过大的励磁电流，增加电机的铜耗和铁耗,使电机温升过高, 严重时会因绕组过热而损坏电机。
在异步电机中，磁通m Φ是由定子和转子磁动势合成产生的，因此由式( 1 )可以看出, 只要将气隙感应电动势g E 和定子电压频率1f 协调控制，就能够将磁通m Φ控制为恒定值。
其关系式为:1f E K gm ∙=Φ ( 3 )然而，绕组中的感应电动势的检测和控制是比较困难的，当定子频率较高时，感应电动势的值g E 也较大，因此可以忽略定子阻抗所产生的压降，得到定子端电压近似与感应电势相等，即g s E U ≈，因此式 ( 2 )可以改写为:1f U K sm ∙'≈Φ ( 4 )但是在低频时g E 和s U 都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不能忽略。
这时需要人为地把电压s U 抬高一些，以便对定子阻抗压降作近似补偿。
其中带定子压降补偿的恒压频比控制特性如图2中的曲线II 所示，无补偿的控制特性如曲线I 所示。
这种变频调速方法又称变频变压调速( V ariable V oltage V ariable Frequency)，简称 VVVF 控制。
图2恒压频比控制特性2.2.2正弦脉宽调制控制（SPWM ）[6]交流电气传动中的脉宽调制技术一般称为正弦脉宽调制（SPWM ）。
SPWM 波的基本实现方法是利用三角波对症先控制信号进行调制，通过调节脉冲宽度来形成包含正弦基波的脉冲调制波。
它具有输出波形好、谐波分量少和调速范围宽等特点。
SPWM 控制脉冲可以用模拟电子电路产生，但它存在使用元件多、控制线路复杂、控制精度难以保证等缺点。
经常采用微机与专用芯片混合控制SPWM 变频调速系统或单片机生成SPWM 控制脉冲的交流电动机变频调速系统，但从微机控制角度看，希望少用硬件，尽可能多地用软件来完成各种功能，以降低成本，提高装置的可靠性和灵活性。
对于交流异步电机，其转速()s p f n -=160 ( 5 )其中p ：为电动机磁极对数f ：为电源频率s ：为转差率 由式( 5 )可知，影响电动机转速的因素有：电动机的磁极对数，转差率和电源频率。
其中，改变电源频率来实现交流异步电动机调速的方法效果最理想，这就是所谓的变频调速。
在电动机调速时，总是希望保持每极磁通为额定值不变，磁通太弱没有充分利用电动机的铁芯，是一种浪费。
若要增大磁通，则会使铁芯饱和，导致电动机过热而损坏。
由式( 1 )可知，在基频(额定频率)以下变频时，定子电压s U 也要随之变化，这样才能保持磁通恒定。
在基频以上调节时， f 增高，电压不能增加得比额定电压还要高，这样磁通将会与频率成反比降低，相当于直流电动机的弱磁升速。
如何才能实现变频的同时变压，这就需要用到正弦波脉宽调制（SPWM ）。
原始的SPWM 是由模拟控制来完成的，现在已经很少应用，数字控制是 SPWM 目前常用的控制方法。
可以采用微机存储预先计算好的SPWM 数据表格，控制时根据指令调出；或者通过软件实时生成SPWM 波形；也可以采用大规模集成电路专用芯片产生 SPWM 信号。
对于数字SPWM 控，根据产生信号原理的不同，可以将SPWM 的采样方法分为等效面积算法、自然采样方法和规律采样方法。
(1) 等效面积算法正弦脉宽调制的基本原理就是按面积相等的原则构成与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形。
根据已知数据和正弦数值可以依次算出每个脉冲的宽度，用于查表或实时控制。
这是一种最简单的算法。
(2) 自然采样法移植模拟控制的方法，计算正弦调制波与三角载波的交点，从而求出相应的脉宽和脉冲间歇时间，生成 SPWM 波形。
(3) 规则采样法自然采样法的主要问题是，SPWM 波形每一个脉冲的起始和终了时间对三角波的中心线不对称，因而求解困难。
工程上实用的方法要求算法简单，只要误差不太大，许作一些近似处理，这样就提出了规则采样法。
2.2.3空间矢量脉宽控制（SVPWM ）[5]空间矢量的基本思想就是把异步电动机经过坐标变换等效成直流电动，然后仿照直流机的控制方法，求得直流电动机的控制，再经过相应的反变换，就可以控制交流电动机了。