异步电动机转差频率矢量控制系统仿真
转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真 精品
转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真摘要本文主要进行MATLAB对异步电动机转差频率控制系统仿真，分析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。
在此基础上介绍了异步电动机的坐标变换，对异步电动机转差频率矢量控制系统的基本原理进行了阐述。
最后，对仿真结果进行分析，总结出如下结论：采用转差频率矢量控制的矢量控制系统具有良好的控制性能。
关键词：转差频率，矢量控制，异步电动机Induction Motor Slip Frequency Indirect Vector ControlOf Matlab 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 MATLAB和Simulink概述 (2)1.3转差频率控制的调速系统 (4)1.3.1转差频率控制的基本概念 (4)1.3.2基于异步电动机稳态模型控制的转差频率控制规律 (5)2异步电动机转差频率间接矢量控制交流调速系统 (8)2.1异步电机的特点 (8)2.2三相异步电动机的多变量非线性数学模型 (8)2.2.1电压方程 (9)2.2.2磁链方程 (10)2.2.3转矩方程 (11)2.2.4电力拖动系统运动方程 (12)2.3矢量控制技术思想 (13)2.3.1坐标变换 (14)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 (19)2.3.3异步电机在两相静止坐标系（ 坐标系）上的数学模型 (21)2.3.4异步电机在两相同步旋转系上的数学模型 (22)2.3.5三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程 (22)2.4基于转差频率矢量控制调速系统的组成 (23)2.4.1基于转差频率间接矢量控制调速系统的工作原理 (23)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 (26)3.1 PWM逆变器 (26)3.2控制电路的设计 (27)3.2.1转速PI调节器的设计 (27)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交流技术诞生于19世纪，但由于其性能无法与直流调速技术相比，所以过去的直流调速技术一直在电气传动领域中占统治地位。
节能型异步电机矢量控制系统的设计与仿真
速 的基 础 上 如 何 进 一 步 提 高 异 步 电机 的运 行 效 率， 已经成 为众 多专家学 者关 注的重 要课 题 。 目前 ， 高变 频 调速 异 步 电机 运 行 效 率 的方 提 法有很 多种 。文 献 ［ ］ 出恒 功 率 因数 控 制 法 ， ２提 通过对 异步 电机 的 功率 因数 进行 闭环 控 制 ， 高 提 运 行效 率 ， 实现 了节能 降耗 。文 献 ［ ］ 出 ， ３指 恒功 率 因数 控 制 的 实 质 是 对 电机 的转 差 频 率进 行 控
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ｓｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｃ ｏ ｎｔｏ ｓｇ ｎ ｉ ｌ ｔｏ ｆＶｅ ｔ ｒ Ｃｏ ｒ ｌ
Ｓ ｓ ｅ ｏ ｙ ｔ ｍ ｆ ｒ Ｅｎｅ ｇ Ｓａ ｉ ｇ Ａｓ ｎ ｈｒ ｎｏ ｓ Ｍ ｏ ｏ ｓ ｒ ｙ－ ｖ ｎ ｙ ｃ ｏ ｕ ｔｒ ＬＵ Ｙ ｎ ｅ， Ｗ Ｎ ｉｎ Ｉ ａ － ｉ ｆ Ａ Ｇ Ｑａ
（ｎｔｕｅｏ Ｅｅｔ ｎｃＥ ｇ ｅｒ ｇ Ｓ ｕｈ ｅｔ ｉ ｔｎ ｎｖｒ ｔ， ｈ ｎ ｄ ０ ， ｈｎ ） Ｉｓ ｔｔ ｆ ｌ ｒ ｉ ｎｉ ｅｉ ， ｏ ｔｗ ｓ Ｊ ｏ ｇＵ ｉ ｓｙ Ｃ ｅｇ ｕ６ ３ Ｃ ｉａ ｉ ｃｏ ｎ ｎ ａ ｏ ｅｉ １ １ ０
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎ ｅ ｕｉａｅ ｔｃ ｒｕｉ ｏ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏｕ ｔｒｉ ｔｂ ｅｓａｅ ，ｔｅ ｒ ｌｔ ｓ ｐ ｂ ｔ ｅ ｗｅ ａ — ｓ ｄ ｏ ｑ ｖ ｌｎ ｉｃ ｔ ｆａ ｙ ｃ ｒ ｎ ｓｍｏｏ ｎ ｓａ ｌ ｔ ｔ ｈ ｅａｉ ｈｉ ｅｗｅ ｎｐｏ ｒｆ ｃ ｏｎ ｔ ｒａ ｄ ｓｉ ｎ ｌ ｒ ｑｕ ｎ ｙ ｗａ ｅ ｃ ｄ Ａｃ ｏ ｄｎｇ ｔ ｔ ｓ ｒ ｌｔｏ ｈｐ， ｅ ｔｒ ｃ ｎｒ ｌ ｙ ｔｍ ｗｉｈ ｅ ｅ ｇ —ａ ｉ ｏ ｎ ｌｐ ａ ｇｅ ｆｅ ｅ ｃ ｓ ｄ ｄｕ ｅ 、 ｃ ｒ ｉ ｏ ｈｉ ｅａ ｉｎｓ ｉ ｖ ｃｏ ｏ ｔｏ ｓ ｓｅ ｔ ｎ ｒ ｙ ｓ ｖｎｇ
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
异步电动机矢量控制系统的仿真
异步电动机矢量控制系统仿真1.异步电机矢量控制系统的原理及其仿真1.1 异步电动机矢量控制原理异步电机矢量变换控制系统和直接转矩控制系统都是目前已经获得应用的高性能异步电机调速系统，对比直接转矩控制系统，矢量变换系统有可以连续控制，调速范围宽的优点，因此矢量变换控制系统为现代交流调速的重要方向之一。
本文采用的是转子磁场间接定向电流控制型交流异步电机矢量控制系统[1]，如图1所示。
图1矢量变换控制系统仿真原理图如果把转子磁链方向按空间旋转坐标系的M轴方向定向，则可得到按转子磁场方式定向下的三相鼠笼式异步电动机的矢量控制方程。
（1）（2）（3）（4）（5）上列各式中，是转子励磁电流参考值；是转差角频率给定值；是定子电流的励磁分量；是定子电流的转矩分量；是定子频率输入角频率；是转子速度；是转子磁场定向角度；是转子时间常数；和分别是电机互感和转子自感。
图4所示控制系统中给定转速与实际电机转速相比较，误差信号送入转速调节器，经转速调节器作用产生给定转矩信号，电机的激磁电流给定信号根据电机实际转速由弱磁控制单元产生，再利用式（1）产生定子电流激磁分量给定信号，定子电流转矩分量给定信号则根据式（2）所示的电机电磁转矩表达式生成。
、和转子时间常数Lr一起产生转差频率信号，与ωr相加生成转子磁场频率给定信号，对积分则得到转子磁场空间角度给定信号。
和经坐标旋转和2/3相变换产生定子三相电流给定信号、和，与定子三相电流实测信号、和相比较，由滞环控制器产生逆变器所需的三相PWM信号。
1.2 异步电机转差型矢量控制系统建模在MATLAB/SIMULINK环境下利用电气系统模块库中的元件搭建交流异步电机转差型矢量控制系统[2]，电流控制变频模型如图2所示。
图2 电流控制变频模型图整个仿真图由电气系统模块库中的元件搭建组成，元件的直观连接与实际的主电路相像似，其中主要包括：速度给定环节，PI速度调节器、坐标变换模块、磁场定向模块、滞环电流调节器、IGBT逆变器元件、异步电动机元件以及测量和显示模块。
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
转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真
此时加入负载后，在加入负载的一瞬间，转速略有下降，但过一 会儿基本能恢复。 5.1.2 加入积分环节 （1）Ki=10。
图 5.1 转差频率的异步电动机矢量控制仿真图 表 5.1 仿真模块参数
仿真模块参数值 电源 电动机 电压 Un 定子电阻 Rs 转子电阻 Rr 互感 Lm 漏磁系数 σ 加载时间 算法 0.0072 380V 频率 fn 0.435Ω 定子漏感 L1s 0.816Ω 转子漏感 L1r 0.0069mH 转动惯量 J 0.0056 极对数 P 负载设定 TL 0.45s 加载值 仿真参数 ode5 步长 G4 2 G5 30/pi 50Hz 0.002mH 0.002mH 0.19kg*m2 2 65N*m 1.00E-05 G6 Pi/30 510V
升降，整个调速过程更为平滑。工业用的变频器通常会使用这个方案。 根据系统原理图和式（2.1）至式（2.4）进行分析，转子磁链保持 不变的情况下，定子电流 i1t 决定电机转矩的大小（2.1），通过 i1t 可 以计算出 ωs 的大小（2.4），转子总磁链 Ψr 可由 i1m 可以计算出。通过 公式间的转换，在磁通大小不变的前提下，最终可以得到
135
（2）K=1。
电子技术
图 4.3 转速调节器模块 系统图中的其他模块，在 Simulink 模型库里都有现成模型，所以 PWM 模块、三相异步电动机模块、整流模块、测量模块等就不一一 例举，通过将上述模块整合到一起，可建立对转差频率矢量控制系统 原理图的仿真模型，完成仿真。如图 5.1 所示。仿真的参数表 5.1 所示。
图 4.1 函数运算模块 4.3 坐标变换模块 如图 4.2 所示，模块由 G3、dq0-to-abc、sin、cos 模块等构成， 主要是利用 Simulink 中的函数公式，搭建数学变换模型。实现二相 旋转坐标系到三相静止坐标的转换，dq0-to-abc 的输出是 PMW 的三 相调制信号，G3 对输出信号进行衰减，使其的幅值小于 1，满足输 出信号的要求。衰减系数可在调试时，先断开输出，根据信号的大 小计算衰减系数。
异步电机矢量控制Matlab仿真实验
目录1. 矢量控制基本原理: (1)2.电机模型推导: (2)3。
仿真模型框图 (5)3。
1 坐标系下异步电机的仿真模型 (5)3。
2各元件的参数图 (6)3.3三相异步电机的仿真模型 (8)3。
4各模块的原理图 (9)3.5仿真的初始数据 (10)4 矢量控制系统设计 (11)4.1 矢量控制系统的电流闭环控制方式思想 (11)4。
2 MATLAB系统仿真系统设计 (11)4.3 PI调节器设计 (13)5.仿真结果 (15)6.个人总结 (17)7。
参考文献 (18)异步电机矢量控制Matlab仿真实验1. 矢量控制基本原理:矢量控制系统的基本思路是以产生相同的旋转磁动势为准则,将异步电动机在静止三相坐标系上的定子交流电流通过坐标变换等效成同步旋转坐标系上的直流电流，并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制，以达到直流电机的控制效果。
所谓矢量控制，就是通过矢量变换和按转子磁链定向,得到等效直流电动机模型，在按转子磁链定向坐标系中,用直流电动机的方法控制电磁转矩与磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量经变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。
其中等效的直流电动机模型如图1-1所示，在三相坐标系上的定子交流电流,,A B C i i i ,通过3/2变换可以等效成两相静止正交坐标系上的交流s i α和s i β再通过与转子磁链同步的旋转变换，可以等效成同步旋转正交坐标系上的直流电流sm i 和st i 。
m 绕组相当于直流电动机的励磁绕组，sm i 相当于励磁电流，t 绕组相当于电枢绕组，st i 相当于与转矩成正比的电枢电流。
其中矢量控制系统原理结构图如图1—2所示。
图1—1 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型图1—2矢量控制系统原理结构图通过转子磁链定向，将定子电流分量分解为励磁分量sm i 和转矩分量st i ，转子磁链r ψ仅由定子电流分量sm i 产生，而电磁转矩e T 正比与转子磁链和定子电流转矩分量的乘积，实现了定子电流的两个分量的解耦。
矢量控制异步电动机调速系统仿真设计
摘要近年来，随着电力半导体器件及微电子器件特别是微型计算机及大规模集成电路的发展，再加上现代控制理论，特别是矢量控制技术向电气传动领域的渗透和应用，使得交流电机调速技术日臻成熟。
以矢量控制为代表的交流调速技术通过坐标变换重建电机模型，从而可以像直流电机那样对转矩和磁通进行控制，交流调速系统的调速性能已经可以和直流调速系统相媲美。
因此，研究由矢量控制构成的交流调速系统已成为当今交流变频调速系统中研究的主要发展方向。
最后，综合矩阵变换的控制策略及异步电动机转子磁场定向理论，采用计算机仿真方法分别建立了矩阵变换仿真模型以及基于矩阵变换的异步电动机矢量控制系统仿真模型，对矩阵变换的控制原理、输入、输出性能以及矢量控制系统的优质的抗扰能力及四象限运行特性进行分析验证，展现了该新型交流调速系统的广阔发展前景，并针对基于矩阵变换的异步电动机矢量控制系统的特点，着重对矢量控制单元进行了软件设计。
本设计研究的是矢量控制的异步电动机的调速系统，采用MATLAB软件在其simulink中进行仿真。
关键词：坐标变换矢量控制异步电动机MATLAB simulink仿真ABSTRACTIn recent years, with the development of the power semiconductor device，the microelectronics component, the microcomputer and large-scale integrated circuit and modern control theory, especially the penetration from vector control technology to electric drive field and application, the feasible AC motor speed regulation technology has become more mature day by day.Depend on the control principle of the MC and the rotor-flux orientation theory, and using the computer simulation technology, the simulation model of the MC and the matrix converter fed induction motor vector control drive system has been build. The input-output characteristic and the ability of four-quadrantoperation have been testified, which has proved that the system has wide application field. The software of the vector control unit was designed at the end.This design is the study of vector control of the induction motor speed control system,using MATLAB software in its simulink simulation.Key words: matrix converter vector control induction motor MATLABsimulink simulation.目录1摘要......................................................................................... ABSTRACT .. (I)一.绪论 (4)1.1引言41.2 交流调速技术概况71.3仿真软件的发展状况及应用81.4 MATLAB 概述81.5 Simulink 概述11二.矢量控制理论 (12)2.1 异步电机的动态数学模型122.2 坐标变换162.2.1变换矩阵的确定原则162.2.2功率不变原则162.3矢量控制182.3.1 问题分析182.3.2直流电机的转矩控制182.3.3异步电机的转矩分析192.3.4 矢量控制原理19三. 总体模块设计 (22)3.1矢量控制结构框图223.2各子系统模块233.2.1求解磁链模块233.2.2 求解转子磁链角模块243.2.3 ids*求解模块243.2.4 iqs*求解模块253.2.5 ABC到DQ坐标变换模块253.2.6 DQ到ABC坐标变换模块263.3 电机参数设置263.4矢量控制环节模块283.5矢量控制的异步电动机调速系统模块28四. Simulink 仿真 (30)五. 结论 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录1 3s/2r 坐标变换 (41)附录2 ω*=100和ω*=150时的比较 (43)一.绪论1.1引言交流电机特别是鼠笼异步电机，由于结构简单、制造方便、价格低廉，而且坚固耐用、惯量小、运行可靠、很少需要维护、可用于恶劣环境等优点，在工农业生产中得到了广泛的应用。
转差频率控制的新型异步电机矢量控制调速系统的研究和仿真_周通 (1)
相鼠笼式异步电机的矢量控制方程。
i= 1 i T p+ 1
L T=n i i
L w = 1i
Ti
（1） （2） （3）
w = w +w
（4）
上列各式中，i 是转子励磁电流参考值；?
是转差角频率给定值；i 是定子电流的励磁分量；
Âi 是定子电流的转矩分量；? 是定子输入角频
率；? 是转子速度；q 是转子磁场定向角度；T 是
动人的积极性，发挥人的主导作用。为此，可采取以 量和消除质量通病起到了积极作用，收到了明显的 组织系统和质量管理的综合运行机制，保证质量保
项目经理的管理目标和管理职责为中心，合理组建 效果。
证体系能够处于良好的状态。正确处理好施工过程
项目管理机构，配备合格的管理人员；严格实行分
施工方法是实现工程建设的重要手段，采用 安排和施工质量形成的关系，使两者能够相互协
等的质量控制。各类工程材料是工程施工的物资条 件、施工质量管理环境和施工作业环境的控制。环 道路的畅通，安排好特殊环境下施工作业的通风照
件，材料质量是工程质量的基础，材料质量不符合 境因素对工程质量的影响，具有复杂而多变以及可 明措施。
要求，工程质量就不可能符合标准。所以加强材料
的质量控制，是提高工程质量的重要保证。在施工
图 4 a 相电流波形
真模型的静、动态性能，系统空载起动，待进入稳态 建模控制器参数计算方法的合理性和有效性。
后，在 t=3s 突加负载 TL＝200Nm，可得系统转速、
5 结论
转矩、a 相电流和定子磁通波形如图 3、4 所示。
本文在分析交流异步电机转差频率矢量控制
由仿真波形可以看出，在 1450r/min 的参考 的基础上，提出了一种新型的基于 Matlab 的交流
转差频率控制的异步电动机矢量控制系统的仿真研究资料
1 引言1.1 概述矢量变换技术的产生奠定了现代交流调速系统高性能的基础。
交流电动机是一个多变量、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的概念，从而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过程，实现了将交流电动机的控制过程等效成为直流电动机的控制过程，进而使交流调速系统的动态性能得到了很大的改善和提高，进一步使交流调速取代直流调速成为一种可能。
目前对调速性能要求较高的生产工艺已广泛地采用了矢量控制的变频调速装置。
经过实践证明，采用矢量控制技术控制的交流调速系统[1]的优越性明显高于直流调速系统。
现代交流调速系统由交流电动机、电力电子功率变换器、控制器和检测器这四大部分构成。
现代交流调速系统根据被控的对象—交流电动机种类不同，从而可分为异步电机调速系统和同步电动机调速系统两类，矢量控制的方式是目前交流电动机的先进控制的一种方式，本篇文章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[26] 和概念做了详细简要的阐述，并且结合Matlab的Simulink仿真软件包构建了异步电动机转差频率矢量控制系统的仿真模型，并进行了试验的验证和仿真结果的显示，同时对不同参数下的仿真结果进行了对比研究和分析。
这种方法不仅简单、控制精度高，而且能够较好地分析异步电动机调速系统的各项性能。
因为交流异步电动机是一个高阶、非线性、多变量、强耦合的系统。
该数学模型比较复杂，所以将其简化成单变量线性系统进行控制可能就达不到理想的性能。
为了实现高动态的性能，提出了矢量控制的方法。
矢量变换控制技术的产生为现代交流调速系统高性能化奠定了坚实的基础。
一般情况下，将含有矢量变换的交流电动机控制称为矢量控制。
Matlab是一种面向工程计算的高级语言，它的Simulink仿真的环境是一种非常优秀的系统仿真工具软件，使用它可以很大程度的提高系统仿真的效率和可靠性。
此文在Matlab的Simulink基础上构造了一个矢量控制的交流电机矢量控制调速系统，包含了给定、PI调节器、函数运算、二相/三相坐标变换、PWM脉冲发生器等许多环节，并给出了仿真的实验结果和分析。
基于MatlabSimulink的异步电机矢量控制系统仿真
基于Matlab/Simulink 的异步电机矢量控制系统仿真摘要在异步电机的数学模型分析中以及矢量控制系统的基础之上，利用Matlab/Simulink运用建立模块的思想分别组建了坐标变换模块、PI调节模块、转子磁链个观测模块、SVPWM等模块，然后将这些模块有机的结合，最后构成了异步电动机矢量控制的仿真模块，并且进行了仿真验证。
仿真结果分别显示了电机空载与负载情况下转矩、转速的动态变化曲线，验证了该方法的有效性、实用性，为电机在实际使用中打下了坚实的基础。
本文主要研究异步电机在矢量控制下的仿真。
使用Matlab/Simulink中的电气系统模块(PowerSystem Blocksets)将其重组得到新的模型并对其仿真，最后分析仿真结果得出结论。
关键词: 异步电机矢量控制 MATLAB/SIMULINK 变频调速目录摘要 (I)Abstract......................................................................................... 错误!未定义书签。
1 绪论 (1)1.1 电机及电力拖动技术的发展概况 (1)1.2 异步电动机的控制技术现状................................................. 错误!未定义书签。
1.3 仿真软件的简介及其选择..................................................... 错误!未定义书签。
1.4 论文的主要内容及结构安排................................................. 错误!未定义书签。
2 异步电动机的数学模型 (4)2.1 异步电动机的稳态数学模型 (4)2.2 异步电动机的动态数学模型 (5)2.3 本章小结 (7)3 矢量控制系统基本思路 (8)3.1 矢量控制的基本原理 (8)3.2 坐标变换 (9)3.3SVPWM调制 (21)3.3本章小结 (11)4 异步电机矢量控制系统仿真 (14)4.1矢量控制系统模型 (14)4.2仿真结果与分析 (15)4.5本章小结 (17)5结论与展望 (18)5.1结论 (18)5.2后续研究工作的展望 (19)参考文献 ....................................................................................... 错误!未定义书签。
转差频率矢量控制仿真报告(仿真参数详尽可靠)
目录一矢量控制的基本原理1.1异步电动机动态数学模型 (2)1.1.1异步电动机动态数学模型的性质 (2)1.2矢量控制技术思想 (2)1.3坐标变换 (3)1.3.1 坐标变换的基本思想和原则 (3)1.3.2 三相静止坐标系和两相静止坐标系的变换 (4)1.3.3 两相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换 (6)二转差频率间接矢量控制调速系统的组成及工作原理2.1转差频率控制的基本概念 (7)2.2基于转差频率矢量控制调速系统的组成 (9)2.3基于转差频率间接矢量控制调速系统的工作原理 (9)三主电路及控制电路的设计3.1 PWM逆变电路 (11)3.2转速PI调节器设计 (11)3.3函数运算模块的设计 (12)3.4坐标变换模块的设计 (13)四转差频率间接矢量控制调速系统的Matlab仿真4.1仿真模型的搭建及参数设置 (14)4.1.1主电路模型的搭建 (15)4.1.2控制电路的模型搭建 (16)4.2仿真结果 (17)4.3仿真结果分析 (20)总结 (21)参考文献 (22)一矢量控制的基本原理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。
1.1异步电动机动态数学模型基于稳态数学模型的异步电动机调速系统能够在一定范围内实现平滑调速，但是，如果遇到轧钢机，数控机床，机器人，载客电梯等需要高动态性能的调速系统或伺服系统，就不能完全适应了。
要实现高动态性能的系统，必须首先研究异步电动机的动态数学模型。
1.1.1异步电动机动态数学模型的性质交流电动机的数学模型和直流电动机的数学模型相比有本质的区别主要表现在以下几个方面：1）异步电动机变压变频调速时需要进行电压电流的协调控制，有电压和电流两个独立的输入变量。
基于SPWM的异步电机三电平转差频率控制仿真
基于 ＳＷＭ的异 步 电机三 电平转差频 率控制仿真 Ｐ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｔｒ．ｅ ｅ ｎ ｅ ｅ ＰＷ Ｍ ； ＰＷ Ｍ ｙ ｗｏ ｄ ｉ１ｖ ｌｉ ｖ ｒ ｒ； ｔ Ｓ
０ 引言
三 电 平 逆 变 器 主 要 分 为 二 极 管 箝 位 型 （ Ｐ ） 飞跨电容型和级联型三种。其中二极管 ＮＣ 、 箝位型是最早进行研究的一 种三 电平逆变器， 本 文主要是以二极管箝位型三电平逆变器为主要研 究对象 ， 分析了其工作原理 ， 并对异步 电机转差频 率控制方法进行了分析。应用二极管箝位三电平 逆变器进行了 Ｓ ＷＭ控制仿真 ， Ｐ 得出了较理想的
ｌ ｇ ａ ａ ｉ ａ ｄ ｉ ｈ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｈ ｓ ｒ ａ ｅ ｃ ｐ ｃｔ ｎ ｈ ｇ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ａ ｂｅ ｏ ｐ ｓｉ ｌ ｂｅ ａ ｓ ｏ ｉ ａ ｐ ａａ ｃ ． ｙ ｆ ｃ ｍｅ ｏ ｓｂ ｅ ｃ ｕ ｅ ｆ ｔ ｐ ｅ ｒ ｎ ｅ ｓ
Ｔ ｅ ｅ ｏｅ，ｉ ｉ ｉ ｏ ｔｎ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｔ — ｖ ｌ ｎ ｅ ｅ ｏ ｎ ｙ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈ ｒ ｆｒ ｔ ｓ ｍｐ ｒ ｔｔ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｅ ｅ ｏ ｒ ｌ ｅ ｖ ｒ ｒｎ ｔ ｌ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ａ ｏ ｉｅ ｉ ｔ ｏ
图 １ 二 极 管 箝 位 三 电平 逆 变 器
竞 ， 向宇 ， 杨 冯 超
华南理工大学电力学院， 广东广州（ １６０ ５０４ ）
要 近 年来在高压 大功 率领域三 电平变频 器的开 发研究得 到了广泛 关注 。三 电平逆 变 器使得 电压型逆变器 的大容量化 、 高性能化成为可能 ， 研究和开发 三 电平逆 变器 ， 无论 在技术上 还
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
统，包含了给定、PI调节器、函数运算、二相/三相坐标变换、PWM脉 冲发生器等环节，并给出了仿真结果。
关键字 matlab 异步电动机 矢量控制 转差频率
二、异步电动机的动态数学模型 异步电动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。在研究异步电 动机的多变量非线性数学模型时，常作如下的假设： 1） 忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间中互差120°电角 度，所产生的磁动势沿气隙周围按正弦规律分布。 2） 忽略励磁饱和，认为各绕组的自感和互感都是恒定的。 3） 忽略铁心损耗。 4） 不考虑频率变化和温度变化对绕组的影响。 无论电动机转子是绕线形还是笼形，都将它等效成三相绕线转子， 并折算到定子侧，折算后的定子和转子绕组匝数都相等。这样，电机绕 组就等效成图1所示的三相异步电动机的物理模型。图中，定子三相绕 组轴线A、B、C在空间是固定的，以A轴为参考坐标轴；转子绕组轴线 a、b、c随转子旋转，转子a轴和定子A轴间的电角度为空间角位移变 量。规定各绕组电压、电流、磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋 定则。这时，异步电动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。
图2 转差频率控制的异步电动机矢量控制系统原理框图
图中：、分别为转子角频率给定和转子角频率负反馈；、分别为定子电 流的转矩分量和励磁分量；为转差角；为转差角频率；、分别为定子角 频率和转子角频率正反馈；、分别为定子电压的转矩分量和励磁分量。 按转子磁链定向二相旋转坐标系上的转子磁链电流模型是通过检测 定子三相电流和转速计算转子磁链，三相定子电流经3s/2r变换得到定子 电流的励磁分量和转矩分量。并由异步电动机的矢量控制方程式： (6) 通过矢量控制方程（6），可以计算电动机转差和定子频率（）， 电动机转子磁链。 从矢量控制方程式中可以看到，在保持转子磁链不变的控制下，电 动机转矩直接受定子电流的转矩分量控制，并且转差可以通过定子电流 的转矩分量计算，转子磁链也可以通过定子电流的励磁分量来计算。在 系统中以转速调节器ASR的输出为定子电流的转矩分量，并通过计算得 到转差。如果采取磁通不变的控制，则，由式（6）可得：，。 由于矢量控制方程得到的是定子电流的励磁分量，而本系统采用了 电压型逆变器，需要相应的将电流控制转换为电压控制，其变换关系为
对异步电动机进行矢量控制的仿真研究
7
图6
负载波形（上 1） 、转速波形（上 2） 、
q 轴电流、转矩波形（上 3） 、d 轴电流波形（上 4） 磁链稳定时，转矩波形和 q 轴电流一致，说明磁链稳定时，转矩和 q 轴电流成正比。
8
图 3.1 定子 AB 线间电压波形
4
图 3.2
滤波后 AB 间线电压
从图 3.1，图 3.2 可以明显地看出，滤波前各种频率的波形交织在一起，而滤波后的 波形很明朗，频率都保持在 1KHz 以下。
4.给出电机负载，转速，定子 q 轴电流给定，定子 q 轴电流、电磁转矩 仿真波形，仿照直流电动机的启动过程分析异步电动机起动、加载过程 中 q 轴电流、电磁转矩、转速的变化规律。说明 q 轴电流对电磁转矩的 控制规律。说明起动过程中电机是否会过流，修改哪个量可以改变电机 最大起动转矩。
本科生课程论文
课程名称 学 专 学 院 业 号
运动控制系统 机自学院 电气工程及其自动化
学生姓名 指导教师 分 数
1
杨影
题目： 对 异 步电 动 机 进 行 矢 量 控 制 的 仿真 研 究 。 电 机参 数 如 下 ： Rs 1.115 ，
Rr 1.083 ， Lsl 0.005974 H ， Llr 0.005974 H ， Lm 0.2037H ， J 0.02Kg.m 2 ， n p 2 ，U N 380V ， f N 50 Hz ，额定频率 50Hz，额定转速 1460 转/分，逆变器采
用 SVPWM 控制，开关频率为 5KHz。 仿真条件如下：转速给定信号为阶跃给定，0.1s 时转速给定为 120rad/s ，0.7s 时转速降为 80rad/s；电机空载起动，0.3s 加载 5N.m，0.5s 减载为 2N.m。仿真时间 为 1s，仿真步长 0.02ms。 （1） 利用电机、SVPWM、ASR、转子磁链计算等基本模块搭建异步电动机矢量 控制的仿真平台。 （2） 给出定子三相电流、转子三相电流、转速、电磁转矩仿真波形。 （3） 给出定子 AB 线间电压波形和经过低通滤波后的电压波形，并进行对比分 析。 ，低通滤波器的截止频率 1KHz。 （4） 给出电机负载，转速，定子 q 轴电流给定，定子 q 轴电流、电磁转矩仿真 波形，仿照直流电动机的启动过程分析异步电动机起动、加载过程中 q 轴电流、电磁转矩、转速的变化规律。说明 q 轴电流对电磁转矩的控制规 律。说明起动过程中电机是否会过流，修改哪个量可以改变电机最大起动 转矩。 （5） 给出电机转子磁链，转子磁链幅值和角度及定子电流 d 轴分量仿真波形， 说明矢量控制中转子磁链与 d 轴电流的关系，说明转子磁链的控制规律。 （6） 给出加载后电机转矩、转速 q 轴电流 、d 轴电流波形，分析变化规律。
异步电机间接矢量控制系统的仿真
ｔ
Ｌｍ ｐ
∞ｓ ＲｒＬｒ Ｌｒ ＋ ｐ
ｌｔ ｒ
磁链方程 ：
ｓｍ
Ｚ ｍ ｓ
●
ｔ
ｒ ｍ
１ｔ ｓ
●
Ｚｍ ｒ
●
（） ３
电机转 子短路可知 ， ｒ＝ ， ｒ ０ 代入三相异 Ｕ ０ Ｕ ， ： 步 电机在 同步旋 转坐标系的数学模型再 结合式
（ ） 以得 到 ： ６可
当转 子磁链定向时，
程式 ［： ］
ｅ 门 一 ｔｒ ｐ ／￣ ＝ ‘ ｓ Ｌ ｉ ｍｓ ｔ
＝
＝， Ｏ 将其代
式中：Ｕｍ Ｈｔ ＿ 、 定子电压的励磁分量和转矩分 ｓ —
量；
入 式 （ ） 式 （） 可 以得 到异 步 电机 矢 量控 制 方 ２～ ４ ，
盯 漏 磁 系数 （ １ ＬＬ） 一 ＝ 一 ／ 。 Ｌ
间 接 矢 量 控制 系 统 结 构 简单 ， 路清 晰 ， 思 所 节 器 参 数 ： 分增 益 为０１ 、 积 ．５ 比例 增 益 为４ ０ ０ 。电 能 获 得 的 动 态 性 能 基 本 可 以达 到 直 流 双 闭环 的 水平。间接 矢 量控 制 系统 Ｍ 、 坐 标 的定 向是 由给 Ｔ
提高调速系统动态性能 主要 依靠控制转速
变 化 率 ｄｏｄ。根 据 基 本运 动 方 程 式 ， 制 电磁 ｃ ／ｔ 控
统， 但在磁链 闭环 的矢量控制系统 中， 转子磁链
．
转矩 就能控制ｄ￣ ｔ 因此 ， ｏ ｄ。 ／ 归根结底 ， 调速 系
３ ０．２ １ 第 ３期 《 机 技 术 》 ０ ２年 电
换器， 此模块取代了传统 间接矢量控制 系统电流
控 制 转 向 电压 控 制 的Ｐ调 节器 。 用 电流 电压 变 Ｉ 采
三相异步电机矢量控制matlab仿真 (2)
目录1 设计任务及要求 (3)2 异步电动机数学模型基本原理 (3)2.1异步电机的三相动态数学模型 (3)2.2异步电机的坐标变换 (8)2.2.1三相-两相变换 (8)2.2.2静止两相-旋转正交变换 (9)3 异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统 (10)3.1 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 (10)3.2 以ω-is-ψr 为状态变量的状态方程 (10)3.2.1 dq坐标系中的状态方程 (10)3.2.2 αβ坐标系中的状态方程 (12)3.3 以w-is-Φr为状态变量的αβ坐标系上的异步电动机动态结构图 (13)3.4 转速闭环后的矢量控制原理框图 (14)3.5 转速闭环后的矢量控制系统结构图 (15)4 异步电动机矢量控制系统仿真 (16)4.1 仿真模型的参数计算 (16)4.2 矢量控制系统的仿真模型 (17)4.3仿真结果分析 (20)4.3.1 mt坐标系中的电流曲线 (20)5. 总结与体会 (22)参考文献 (22)1 设计任务及要求仿真电动机参数：R s=1.85Ω，R r=2.658Ω，L s=0.2941H，L r=0.2898H，L m=0.2838H，J=0.1284Nm·s2，n p=2，U N=380V，f N=50Hz。
采用二相旋转坐标系（d-q）下异步电机数学模型，利用MATLAB/SIMULINK完成异步电机的矢量控制系统仿真实验。
2 异步电动机数学模型基本原理交流电动机是个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
在研究异步电动机数学模型的多变量非线性数学模型时，作如下假设：（1）忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间中互差120电角度，产生的磁动势沿气隙周围按正弦规律分布；（2）忽略磁路饱和，认为各绕组的自感和互感都是恒定的；（3）忽略铁心饱和；（4）不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。
2.1异步电机的三相动态数学模型电动机绕组就等效成图2-1所示的三相异步电动机的物理模型。
转差频率矢量控制系统仿真
目录转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真 (1)引言 (1)1 转差频率矢量控制概述 (1)2 转差频率控制的基本原理 (3)2.1 控制原理叙述 (3)2.2 转差频率控制系统组成 (6)3转差频率矢量控制系统构建 (7)4 转差频率矢量控制调速系统仿真和分析 (8)4.1 仿真模型的建立 (8)4.1.1转速调节器模块 (8)4.1.2 函数运算模块 (9)4.1.3 坐标变换模块 (9)4.1.4电动机转差频率矢量控制系统的仿真模型 (10)4.2仿真条件 (11)4.3仿真结果 (11)5结语 (14)参考文献 (15)转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真引言电动机调速是电动机应用系统的关键环节。
在１９世纪，高性能的可调速传动控制大多采用直流电动机。
但直流电动机在结构上存在难以克服的缺点，即存在电刷和机械换向器，使得直流电动机事故率高，维修工作量大，容量受到换向条件的制约，而交流电动机结构简单，造价小，坚固耐用，事故率低，容易维护，因此２０世纪８０年代以后，，交流调速技术开始迅速发展，并陆续出现了一些先进可靠的交流调速技术，首先是变压变频调速系统（ＶＶＶＦ），后来出现了转差频率矢量控制，无速度传感中矢量控制和直接转矩控制（ＤＴＣ）等。
其中，转差频率矢量控制系统结构简单且易于实现，控制精度高，具在良好的控制性能，因此，早期的矢量控制通用变频器上采用基于转差频率控制的矢量控制方式。
基于此，本文在Ｍatlab/Simulink环境下对转差频率矢量控制系统进行了仿真研究。
１转差频率矢量控制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。
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异步电动机转差频率矢量控制系统仿真
摘要:异步电动机本身是一个非线性、强耦合、高阶次的控制对象,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异步电动机分析。
采用矢量控制策略,按转子磁场准确定向控制,转速采取转差频率控制,电动机定子电流频率始终跟随转子的实际转速同步升降,使转速的调节更为平稳。
关键词:异步电动机矢量控制转差频率
因其结构简单、体积小、重量轻、价格便宜、维护方便等特点,异步电动机在生产和生活中得到广泛的应用。
随着新型电力电子元件的出现,使得异步电动机的调速成为可能。
但异步电动机本身是一个非线性、强耦合、高阶次的控制对象,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异步电动机分析。
本文将矢量控制与转差频率控制相结合,在转速变化过程中,电动机的定子电流频率始终跟随转子的实际转速同步升降,使转速的调节更加平滑。
1 异步电动机转差频率矢量控制系统
转差频率控制的异步电动机矢量控制系统的原理如图1所示。
该系统主电路采用SPWM电压型逆变器,这是通用变频器常用的方案。
转速采用转差频率控制,即异步电动机定子角频率由转子角频率和转
差角频率组成,即:(如图1)
由式(2)～式(4)可以看到,保持不变时,定子电流的转矩分量可以控制电动机转矩,同时也可以控制;定子电流的励磁分量可以控制转子磁链的大小。
如保证磁通不变,则,由式(4)可得:
2 仿真系统模型
系统的控制部分由给定、PI调节器、函数运算、二相/三相坐标变换、PWM脉冲发生器等环节组成。
其中给定环节有定子电流励磁分量和转子速度。
3 控制系统仿真
电动机和变频器的参数如表1所示。
由表1知,电动机定子绕组自感Ls= Lm+L1s=(0.069+0.002)mH=0.071mH;电动机转子绕组自感Lr=Lm+L1r=0.071mH;电动机漏磁系数=0.056;转子时间常数=0.071/.816=0.087。
电动机给定转速1400r/min。
在启动后0.45s加载TL=65N·m。
选择固定步长算法ode5,步长为10-5。
仿真结果如图2所示。
图(a)反映了启动和加载过程中的转速响应。
在启动中,逆变器输出电压逐步提高,转速上升,在0.39s时,转速稍有超调后稳定在1400r/min。
图(b)反映了电动机电磁转矩。
电动机在加载后电压和电流迅速上升,电磁转矩也随之增加,在0.45s发生变化并最终稳定在65N·m。
4 结论
从搭建的仿真系统的仿真结果可以看到,采用转差频率控制的矢量控制系统具有良好的控制性能,异步电动机的转速上升过程平稳。
同时,通过转差频率控制,使电动机保持了最大转矩启动,并且通过改变ASR的输出限幅可以调节最大转矩。
该方案具有较高的准确性和
可靠性,为异步电动机的调速控制提供了理论基础。
参考文献
[1] 王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2002.
[2] 毛利军,索娜.三相异步电动机的调速方法[J].郑州铁路职业技术学院学报,2008,20(2):15～16.
[3] 丁辉,胡协和.交流异步电动机调速系统控制策略综述[J].浙江大学学报,2011,45(1):50～58.。