电力电子电机控制系统仿真技术 洪乃刚 PPT分解
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400 200
400 ud 300
ud, uq / V
ua,ub,uc / V
200 100 uq 0 -100
0
已经是直流
-200 -400
0
0.01
0.02 0.03 t/s
0.04
0.05
0
0.01
0.02 0.03 t/s
0.04
0.05
二相电压频率为 f r f s f 0 即在dq坐标系上二相电压 ud , uq 是直流
式中
为转子旋转的角频率 2f
设
u a U s sin 1t , u b U s sin(1t
2 2 ) , u c U s u d sin(1t ) 3 3
将 ua , ub , uc 代入式6.11得
u d U s cos(1 )t U s cos r t u q U s sin(1 )t U s sin r t u0 0
7.2 异步电动机磁链观察 异步电动机定子绕组输入的电流包 含转矩分量和励磁分量两部分，对电 机磁场控制，需要知道磁场的大小和 位置，由于受到技术条件的限制，磁 场一般采用计算的方法，即采用磁链 模型进行观测。本节通过建立磁链模 型，观察磁链计算的效果。
400 200 0 -200 -400 400 u(alph) u(be)ta
u(alph),u(beta) / V
0 0.01 0.02 0.03 t/s 0.04 0.05
ua,ub,uc / V
200 0 -200 -400
0
0.01
0.02 0.03 t/s
0.04
0.05
（2）3s/2r变换 设定三相源ua,ub,uc参数，50 Hz，初始相 位0。 角频率给定w*模块 f = 50 Hz，
1 2f s
一 三相→二相的坐标变换，即abc-todq0 Transformation模块的表达式为：
2 2 2 u d [u a sin t u b sin(t ) u c sin(t )] 3 3 3 2 2 2 （7.1） u q [u a cost u b cos(t ) u c cos(t )] 3 3 3 1 u 0 (u a u b u c ) 3
dq0 abc sin_cos
abc_to_dq0 Transformation u1
u0
uabc2
dq0_to_abc Transformation
（1） 3s/2s变换
设定三相源ua,ub,uc参数，50 Hz，初始相位0。 角频率给定w*模块，f = 0，这意味着d-q坐标系 的d轴与静止坐标系A轴重合，d-q坐标系不旋转， 这时d-q坐标系蜕化为静止的α-β坐标系，abc-todq0模块现在进行的是3s/2s变换。启动仿真得到 波形
0
7.1.2 坐标系变换模块和使用 一 坐标系变换模块
abc dq0 sin_cos
abc_to_dq0 Transformation
dq0 abc sin_cos
模块的abc端输入或输出 三相信号，dq0端输入或输 出二相信号和0轴信号，这 些信号可以是电压，电流或 磁链。 Sin-cos端输入坐标轴旋转 角的正弦和余弦信号。
7.1 三相坐标系/二相坐标系的变换 7.1.1 坐标系变换原理
坐标变换包括 三相静止坐标 系和两相静止 坐标系的变换 （简称3s/2s变 换）、两相静 止坐标系和两 相旋转坐标系 的变换（简称 2s/2r变换）。
f s1 2f s
三相坐标系上的三相对称绕组A,B,C通以三相对 称电流产生旋转磁动势F，F 的旋转速度 1 2f s f s 为三相电流的频率。二相旋转坐标系上的二 相绕组d,q通以二相对称电流也产生旋转磁动势， fr r 2f为电流的频 r 对dq坐标系的旋转速度为 ， 率，因为dq坐标系本身是旋转的，其旋转速度 为 ，因此相对静止坐标系的旋转速度为 (r ) 如果二相坐标系上电流产生的磁动势与 三相坐标系上电流产生的磁动势F大小相等旋转 F Fr 1 (r ) ，这时二相旋转坐 速度也相同， 标系绕组可以等效于三相静止坐标系上的绕组， 即三相绕组可以用二相绕组来代替，坐标变换揭 示了三相绕组电压（电流）与二相绕组电压（电 流）之间的关系。
第7章 百度文库流电动机矢量控制系统仿真
交流电动机动态控制需要建立电机的动态 数学模型，Simulink中的交流电动机模型就是 建立在矢量坐标变换基础上的动态模型，在矢 量控制系统中坐标变换和磁链观察都是矢量控 制系统的重要方面。本章首先介绍Simulink中 的坐标变换模块和磁链观察器建模的方法，然 后介绍矢量控制系统的建模和仿真。
dq0_to_abc Transformation
二 坐标系变换模块的使用
观察三相电压经3s/2s和3s/2r变换及其反变换的波形, 三相电压为220V 50HZ。
ua uabc1 ub 3s/2s,3s/2r
abc dq0 sin_cos
ualph Demux ubata
uc 2*pi*f w* t Clock t Product sin sin 2s/3s,2r/3s cos cos
在二相旋转坐标系上 Us 电压幅值为 频率为 （7.2）
fr fs f
0 0
二 .二相→三相的坐标变换关系，即dq0abc transformation模块的表达式为：
u a u d sin t u q cost u 0 2 2 u b u d sin(t ) u q cos(t ) u0 3 3 （7.4） 2 2 u c u d sin(t ) u q cos(t ) u0 3 3 在图7.1中三相静止坐标系与二相静止坐标系 的夹角＝ dt ，令dq坐标系的旋转速度 0， 初始角 0 0 ，则dq坐标系就和二相静止坐标系重 合，因此在式7.1和式7.4中令 0 ，式7.1就是 3s/2s的变换，式7.4就是2s /3s的变换。
400 ud 300
ud, uq / V
ua,ub,uc / V
200 100 uq 0 -100
0
已经是直流
-200 -400
0
0.01
0.02 0.03 t/s
0.04
0.05
0
0.01
0.02 0.03 t/s
0.04
0.05
二相电压频率为 f r f s f 0 即在dq坐标系上二相电压 ud , uq 是直流
式中
为转子旋转的角频率 2f
设
u a U s sin 1t , u b U s sin(1t
2 2 ) , u c U s u d sin(1t ) 3 3
将 ua , ub , uc 代入式6.11得
u d U s cos(1 )t U s cos r t u q U s sin(1 )t U s sin r t u0 0
7.2 异步电动机磁链观察 异步电动机定子绕组输入的电流包 含转矩分量和励磁分量两部分，对电 机磁场控制，需要知道磁场的大小和 位置，由于受到技术条件的限制，磁 场一般采用计算的方法，即采用磁链 模型进行观测。本节通过建立磁链模 型，观察磁链计算的效果。
400 200 0 -200 -400 400 u(alph) u(be)ta
u(alph),u(beta) / V
0 0.01 0.02 0.03 t/s 0.04 0.05
ua,ub,uc / V
200 0 -200 -400
0
0.01
0.02 0.03 t/s
0.04
0.05
（2）3s/2r变换 设定三相源ua,ub,uc参数，50 Hz，初始相 位0。 角频率给定w*模块 f = 50 Hz，
1 2f s
一 三相→二相的坐标变换，即abc-todq0 Transformation模块的表达式为：
2 2 2 u d [u a sin t u b sin(t ) u c sin(t )] 3 3 3 2 2 2 （7.1） u q [u a cost u b cos(t ) u c cos(t )] 3 3 3 1 u 0 (u a u b u c ) 3
dq0 abc sin_cos
abc_to_dq0 Transformation u1
u0
uabc2
dq0_to_abc Transformation
（1） 3s/2s变换
设定三相源ua,ub,uc参数，50 Hz，初始相位0。 角频率给定w*模块，f = 0，这意味着d-q坐标系 的d轴与静止坐标系A轴重合，d-q坐标系不旋转， 这时d-q坐标系蜕化为静止的α-β坐标系，abc-todq0模块现在进行的是3s/2s变换。启动仿真得到 波形
0
7.1.2 坐标系变换模块和使用 一 坐标系变换模块
abc dq0 sin_cos
abc_to_dq0 Transformation
dq0 abc sin_cos
模块的abc端输入或输出 三相信号，dq0端输入或输 出二相信号和0轴信号，这 些信号可以是电压，电流或 磁链。 Sin-cos端输入坐标轴旋转 角的正弦和余弦信号。
7.1 三相坐标系/二相坐标系的变换 7.1.1 坐标系变换原理
坐标变换包括 三相静止坐标 系和两相静止 坐标系的变换 （简称3s/2s变 换）、两相静 止坐标系和两 相旋转坐标系 的变换（简称 2s/2r变换）。
f s1 2f s
三相坐标系上的三相对称绕组A,B,C通以三相对 称电流产生旋转磁动势F，F 的旋转速度 1 2f s f s 为三相电流的频率。二相旋转坐标系上的二 相绕组d,q通以二相对称电流也产生旋转磁动势， fr r 2f为电流的频 r 对dq坐标系的旋转速度为 ， 率，因为dq坐标系本身是旋转的，其旋转速度 为 ，因此相对静止坐标系的旋转速度为 (r ) 如果二相坐标系上电流产生的磁动势与 三相坐标系上电流产生的磁动势F大小相等旋转 F Fr 1 (r ) ，这时二相旋转坐 速度也相同， 标系绕组可以等效于三相静止坐标系上的绕组， 即三相绕组可以用二相绕组来代替，坐标变换揭 示了三相绕组电压（电流）与二相绕组电压（电 流）之间的关系。
第7章 百度文库流电动机矢量控制系统仿真
交流电动机动态控制需要建立电机的动态 数学模型，Simulink中的交流电动机模型就是 建立在矢量坐标变换基础上的动态模型，在矢 量控制系统中坐标变换和磁链观察都是矢量控 制系统的重要方面。本章首先介绍Simulink中 的坐标变换模块和磁链观察器建模的方法，然 后介绍矢量控制系统的建模和仿真。
dq0_to_abc Transformation
二 坐标系变换模块的使用
观察三相电压经3s/2s和3s/2r变换及其反变换的波形, 三相电压为220V 50HZ。
ua uabc1 ub 3s/2s,3s/2r
abc dq0 sin_cos
ualph Demux ubata
uc 2*pi*f w* t Clock t Product sin sin 2s/3s,2r/3s cos cos
在二相旋转坐标系上 Us 电压幅值为 频率为 （7.2）
fr fs f
0 0
二 .二相→三相的坐标变换关系，即dq0abc transformation模块的表达式为：
u a u d sin t u q cost u 0 2 2 u b u d sin(t ) u q cos(t ) u0 3 3 （7.4） 2 2 u c u d sin(t ) u q cos(t ) u0 3 3 在图7.1中三相静止坐标系与二相静止坐标系 的夹角＝ dt ，令dq坐标系的旋转速度 0， 初始角 0 0 ，则dq坐标系就和二相静止坐标系重 合，因此在式7.1和式7.4中令 0 ，式7.1就是 3s/2s的变换，式7.4就是2s /3s的变换。