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《基于-matlab的交流電機矢量控制系統(tǒng)仿真》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在應用文檔-天天文庫。
1、基于MATLAB交流異步電機矢量控制系統(tǒng)建模與仿真摘要：在分析異步電機的數(shù)學模型及矢量控制原理的基礎上,利用MATLAB，采用模塊化的思想分別建立了交流異步電機模塊、逆變器模塊、矢量控制器模塊、坐標變換模塊、磁鏈觀測器模塊、速度調節(jié)模塊、電流滯環(huán)PWM調節(jié)器,再進行功能模塊的有機整合,構成了按轉子磁場定向的異步電機矢量控制系統(tǒng)仿真模型。仿真結果表明該系統(tǒng)轉速動態(tài)響應快、穩(wěn)態(tài)靜差小、抗負載擾動能力強,驗證了交流電機矢量控制的可行性、有效性。關鍵詞：交流異步電機，矢量控制，MATLAB一、引言交流電動機由于動態(tài)數(shù)學模型的復雜性，其靜態(tài)和動態(tài)性能
2、并不是很理想。因此在上世紀前期需要調速的場合下采用的都是直流電動機，但是直流電動機結構上存在著自身難以克服的缺點，導致人們對交流調速越來越重視。從最初的恒壓頻比控制到現(xiàn)在的直接轉矩控制和矢量控制，性能越來越優(yōu)良，甚至可以和直流電機的性能相媲美。本文研究交流異步電機矢量控制調速系統(tǒng)的建模與仿真。利用MATLAB中的電氣系統(tǒng)模塊構建異步電機矢量控制仿真模型,并對其動、靜態(tài)性能進行仿真試驗。仿真試驗結果驗證了矢量控制方法的有效性、可行性。二、交流異步電機的矢量控制原理矢量控制基本思想是根據(jù)坐標變換理論將交流電機兩個在時間相位上正交的交流分量，轉換
3、為空間上正交的兩個直流分量，從而把交流電機定子電流分解成勵磁分量和轉矩分量兩個獨立的直流控制量,分別實現(xiàn)對電機磁通和轉矩的控制,然后再通過坐標變換將兩個獨立的直流控制量還原為交流時變量來控制交流電機,實現(xiàn)了像直流電機那樣獨立控制磁通和轉矩的目的。由于交流異步電機在A-B-C坐標系下的數(shù)學模型比較復雜,需要通過兩次坐標變換來簡化交流異步電機的數(shù)學模型。一次是三相靜止坐標系和兩相靜止坐標系之間的變換(簡稱3s/2s變換),另一次是兩相靜止和兩相同步旋轉坐標系之間變換(簡稱2s/2r變換)。通過這兩次變換,就可以得到在任意旋轉坐標系d-q坐標系下
4、交流異步電機的數(shù)學模型。在d-q坐標系下的數(shù)學模型如下：⑴電壓方程：（2.1）⑵磁鏈方程：（2.2）⑶轉矩方程：（2.3）⑷運動方程：（2.4）三相靜止坐標系和兩相靜止坐標系A-B-C與兩相同步旋轉坐標系d-q之間正變換3s/2r變換，反變換2r/3s分別為：（2.5）（2.6）當把轉子旋轉坐標系d-q坐標系磁鏈定向在同步旋轉坐標系M-T坐標系的M軸時（此時d-q與M-T兩坐標系重合，即d=m，q=t），應有：（2.7）由此可得交流異步電機矢量解耦控制的控制方程：（2.8）（2.9）（2.10）（2.11）（2.12）（2.13）式（2.1
5、）~式（2.13）中：、——定子電阻、轉子電阻；、、、、——定子側電感、轉子側電感、定轉子互感、定子繞組電感、轉子繞組電感；、、——定子頻率的同步轉速、轉差轉速、轉子轉速；——轉子磁鏈角；、、——電壓、電流、磁鏈；下標、——表示定子、轉子；下標、——表示軸、軸；——極對數(shù)；——轉子時間常數(shù)；——機組轉動慣量；、——電磁轉矩、負載轉矩；——阻轉矩摩擦系數(shù)；——微分算子，；由式（2.8）和式（2.9）可以看出，轉子磁鏈只由定子電流勵磁分量決定，當轉子磁鏈達到穩(wěn)態(tài)并保持不變時，電磁轉矩只有定子電流轉矩分量決定，此時磁鏈與電磁轉矩分別由、獨立控制，
6、實現(xiàn)了磁鏈和轉矩的解耦。只要根據(jù)被控系統(tǒng)的性能要求合理確定、，就可以實現(xiàn)轉矩的瞬時控制和轉速的高精度跟蹤。一、異步電機矢量控制仿真模型3.1.矢量控制Simulink仿真主電路圖3.1為矢量控制主電路，交流電機模塊選項可設置在任意坐標系，包括兩相靜止坐標系、轉子坐標系和同步旋轉坐標系下的繞線式或鼠籠式的異步電機。本文選擇在同步旋轉坐標系下建立鼠籠式電機的數(shù)學模型,模塊的A、B、C是異步電機三相定子繞組輸入端，與IGBT逆變器的輸出端相連,構成由電壓型逆變器變頻驅動的異步電機子模塊。逆變器模塊由6個IGBT功率管構成通用橋路,由SimPowe
7、rSystems中的PowerElectronics庫的IGBT模塊構成，逆變器的輸入pulses端為6路PWM控制信號，完成功率變換及調節(jié)功能,直流母線電壓VDC由逆變器模塊的“+”、“-”兩端輸入，它的輸出為三相ABC交流電壓。電機模塊本文仿真過程中測取了轉子轉速、電磁轉矩、電機定子電流、、等,這5個參數(shù)與定子線電壓一起送給示波器模塊動態(tài)顯示之。為了使仿真模型運行速度加快，反饋環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)采用一階延遲環(huán)節(jié)。圖3.1.三相異步電機矢量控制主電路圖3.2為矢量控制模塊，工作原理為：轉速參考值與光電編碼器實測的轉速之差輸入到轉速控制器ASR
8、，經PI算法得到轉矩指令值。定子電流的勵磁分量由計算模塊給出，轉矩分量由轉矩指令值和磁鏈估算值計算出。和經過逆旋轉變換2r/2s和兩相—三相變換2s/3s，獲得定子電流指令值、、
