基于simulink異步電機矢量控制系統(tǒng)分析 電氣工程及其自動化

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1、 基于SIMULINK異步電機矢量控制系統(tǒng)分析 摘要： 介紹了一種基于SVPWM的異步電機矢量控制系統(tǒng)。利用對轉速、磁鏈雙閉環(huán)的矢量控制,通過電壓空間矢量調制的方式,對電機轉矩直接進行解耦,從而達到理想狀態(tài)下的控制性能。通過仿真的實驗可知,該方法不但計算方便簡單,容易實現(xiàn),而且魯棒性強,具有一定的現(xiàn)實意義。在異步電動機創(chuàng)建數(shù)學模型的前提下，敘述矢量控制等相關常識。把異步電動機三相靜止坐標系下的不同變量轉移到兩相旋轉坐標系中，之后通過轉子磁場定向科技，促使定子繞組電流磁場與轉矩分量得以解耦，最終，此類電機的調速效能顯著提升，為創(chuàng)建SVPWM矢量控制系統(tǒng)奠定良好基礎。 繼而對實驗實施仿真與

2、模擬，可以讓人比較直觀的觀察此類控制系統(tǒng)，最終促使有關人員充分了解怎樣才是此類電機的矢量控制。 關鍵詞：SVPWM；異步電機；矢量控制 II Abstract Abstract ：A vector control system of asynchronous motor based on SVPWM is introduced. The vector control of double closed loop speed and magnetic chain is used to decouple the torque of the motor directly. The

3、ideal control performance is achieved through the mode of voltage space vector modulation. The simulation results show that the method is simple, easy to implement, and robust, and has certain practical significance. Based on the mathematical model of asynchronous motor, vector control theory and o

4、ther basic knowledge are introduced. The rotor magnetic field orientation technology is used to decouple the current magnetic field component and torque component of the stator winding, thus the speed control performance of the asynchronous motor is greatly improved. Using SIMULINK to simulate and

5、simulate the experiment, it can make people observe the vector control system of asynchronous motor more intuitively, so that people know exactly what is the vector control of asynchronous motor. Keywords ：SVPWM;Asynchronous motor;vector control 目 錄 第1章.引言 1 1.2 異步電機概述 2 1.3 異步電機的主要用途及

6、分類 3 1.4 PWM調制技術的發(fā)展 4 1.5 系統(tǒng)仿真技術概述 4 第2章 三相異步電機數(shù)學模型 5 2.1 三相異步電機的工作原理 5 2.2三相異步電機物理模型 6 2.3異步電機的坐標變換 8 2.3.1三相/兩相變換（3/2變換） 9 2.3.2兩相/兩相旋轉變換(2s/2r)變換 10 2.3.3直角坐標/極坐標變換 11 2.4異步電機在二相靜止坐標系上的數(shù)學模型 11 第3章 異步電機矢量控制的研究 13 3.1按轉子磁場定向矢量控制的基本原理 13 3.2矢量控制系統(tǒng) 14 3.3矢量控制系統(tǒng)在轉子坐標系中的實現(xiàn)方案 15 第3章 異步電

7、機矢量控制的研究 17 4.1 仿真模型的參數(shù)計算 17 4.2 矢量控制系統(tǒng)的仿真模型 17 4.3仿真結果分析 19 4.3.1 mt坐標系中的電流曲線 21 4.3.2 轉速和轉子磁鏈曲線 23 第5章 結語 24 參考文獻 26 致 謝 27 23 1 引言 1.1 引言 交流異步電機的動態(tài)數(shù)學模型則是高階、非線性、超強耦合的復雜體系,其中矢量控制調速系統(tǒng)重點是對磁鏈和轉矩實施解耦。其可以通過矢量控制方式把自身等效成直流電機，進而完成管控目標。主要觀點和主旨是:使用管控定子電流矢量,根據(jù)相關理論知識對勵磁和轉矩電流兩分量的幅值與相位施加控制,進

8、而完成最終目標。促使三相異步電機高效的對磁場與轉矩進行解耦管控。在電氣傳動中，使用SVPWM控制科技。此科技主要是通過正弦脈寬調制科技，利用導通半導體開關配件與關斷脈沖，也就是定子三相繞組電壓依照面積原則，進而達到正弦對稱要求，然而因為逆變器電壓本質上就是脈沖電壓，繞組內諧波元素較多，此外關鍵是電源電壓使用效率不高?？臻g矢量脈寬調制（SVPWM）科技在電壓源逆變器供電時期，依照使三相電機的定子出現(xiàn)跟蹤圓形旋轉磁場的模式管控逆變器開關操作，在上述控制方式下，促使直流側電源電壓使用效率得到全面提升，此外統(tǒng)計效率高，避免開關損耗，最終降低電機設備的諧波損耗，減少脈動，目前主要使用在比如電動汽車等以蓄

9、電池直流供電等部分。 1971年國外專家F.Blaschke指出“感應電機磁場定向的控制理論”，是目前大眾第一次指出矢量控制的定義。此類控制主要是在電機統(tǒng)知識、機電能量轉換與坐標變換知識的前提下延伸產(chǎn)生的，具備領先型、創(chuàng)新性與高效性等諸多優(yōu)勢。其把異步電動機的模型利用坐標變動，促使其變成直流電動機模型，把定子電流矢量劃分成按照其磁場定向的兩個直流分量，且進行相應的管控，進而完成磁通與轉矩的解耦管控，最終得到與流電機相似的現(xiàn)實成果。 1.2 異步電機概述 交流電機主要被劃分成不同的部分和類型。首先，同步電機轉速和連接電網(wǎng)頻率之間存在一種嚴格不變關系，異步電機卻不是這樣，并不存在任何關聯(lián)。

10、在此類電機的定子繞組連接到電源之后，讓電源供應勵磁電流創(chuàng)建磁場，依賴電磁感應功能，也就是轉子繞組感生電流，出現(xiàn)電磁轉矩，進而完成機電能量阻焊變。由于其轉子電流主要是因為電磁感應影響而出現(xiàn)，所以就被叫做感應電機。 異步電機一般都作電動機用，因為此類發(fā)電機功能較弱。在工農業(yè)、交通領域、國防行業(yè)和其余多個領域都有普遍的使用。主要因素是與其余多種電機進行比較，其具備結構單純、生產(chǎn)便利、運送穩(wěn)定、性價比高等諸多特征，尤其是與同類型直流電動機進行比較，此電動機重量大概是前者的百分之五十，其此外價格是其的三分之一。然而，此類電動機也存在明顯的不足，通常是：午安全面完成平滑調速目標；需要從電網(wǎng)吸納落后勵磁電

11、流，促使所有功率因數(shù)變差?？偠灾捎诖蟛糠稚a(chǎn)機械并未提出平滑調速需求，而電網(wǎng)功率因數(shù)可使用其他辦法全面彌補，所以，刺裂電動機目前依舊是電力拖動系統(tǒng)內非常關鍵的部分。 1.3 異步電機的主要用途及分類 異步電動機是工農發(fā)展中使用相對普遍的電動機，主要容量不一，在當前社會經(jīng)濟發(fā)展中有較為普遍的使用。 比如，在工業(yè)領域：中小類型的軋鋼設施、多種金屬切割機床、輕工設備、礦山內卷揚機與通風機等，全部采用此電機進行操作。 在農業(yè)領域：水泵、脫粒機、粉碎機與其余農副產(chǎn)品加工設備，也會使用此設備。 另外，在大眾現(xiàn)實生活中，此類電動機得到普遍使用。比如，電扇、冷凍機、眾多醫(yī)療設備等。總而言之，

12、此設備使用領域廣泛、現(xiàn)實需求較多，伴隨電氣化技術水平的提升，其在工農業(yè)生產(chǎn)與民眾日常生活中具備關鍵的價值。 異步電動機通?？梢员划斪霭l(fā)電機，然而通常會在獨特情況下使用。 此設備在社會經(jīng)濟發(fā)展中具有普遍使用，一般是因為自身結構單純、生產(chǎn)便利、性價比高、使用時限長，此外具備很高的效率等優(yōu)勢。 然而，此類電機也存在一定的不足，主要是需要從電網(wǎng)吸納滯后的無功功率，所以其主要功率因數(shù)始終低于1。因為在電網(wǎng)負載中，此類電機使用較多，因此所需要滯后的無功功率。但是在電網(wǎng)中卻變成較大的負擔，不僅提高了輸電時期消耗，此外也限制有功功率的輸送。在負載需要電動機單機容量很高的時候，電網(wǎng)功率因數(shù)并不高的時候，一

13、般會使用同步電動機。 異步電動機按照定子繞組的相數(shù)被劃分成不同的類型。在缺少三相電源或者需要功率不高的時候，可使用單相電動機，此設備功率通常少于3～4千瓦，在現(xiàn)實應用中比較普遍。在工農業(yè)運作中，大部分使用三相異步電動機。此類電動機具有不同的種類。首先是鼠籠式異步電動機，此設備轉子繞組形狀如同牢籠。其中，還可以詳細的劃分成單鼠籠、雙鼠籠與深槽式等多種類型；其次是繞線式異步電動機，其中轉子與定子繞組大致類似，也就是三相繞組，最終組合成星形或三角形。 1.4 PWM調制技術的發(fā)展 二十世紀六十年代德國專家把通信系統(tǒng)調制科技使用到交流傳播中，此后出現(xiàn)更多的觀點和知識，PWM科技的發(fā)展時間長，從早

14、期的尋求電壓波形到電流波形的正弦，之后是異步電機磁通的正弦；從效率最高，轉矩脈動最少，到去除諧波影響等。伴隨全新電力器件的出現(xiàn)以及高新科技的研發(fā)，變頻科技得到相應發(fā)展。 從實踐應用開展研究，SPWM在眾多領域內具備重要的位置，且始終是大眾分析的主題。大眾開始持續(xù)探究優(yōu)化脈寬調制形式，和采樣SPWM大致近似，得出采樣算法，在上述前提下，也指出準優(yōu)化PWM技術，而后又出現(xiàn)了空間電壓矢量PWM技術和電流滯環(huán)比較PWM以及在其前提下出現(xiàn)的無差拍控制PWM技術。脈寬調制技術為目前交流調速技術的研發(fā)與應用尋找到全新渠道。 PWM調制科技是電機驅動控制主要部分，其主要是通過功率開關器件開關將直流電壓轉變

15、成相應形狀的電壓脈沖列,且利用管控電壓脈沖寬度或時間進而完成變頻、變壓其高效管控與去除諧波的重要科技。 伴隨電力電子技科技、微電子科技與自動控制科技的持續(xù)發(fā)展和多種全新理論方式，比如現(xiàn)代控制知識、非線性系統(tǒng)控制知識的使用，此科技得到較大的進步。到現(xiàn)在為止通常有下面多種方式 （1）基于正弦波對三角波脈寬調制的SPWM控制 （2）基于去除特定次數(shù)諧波的SHEPWM控制 （3）電壓空間矢量控制SVPWM 在這幾種PWM科技中,第一以及第二種是將輸出電壓接近正弦波當做最終目標,第三種主要是將輸出電流接近正弦波當做最終目標,第四種主要是將被控電機的旋轉磁場接近圓形當做最終目標。 因為目前科技

16、進步逐漸弱化了各個學科間的邊界,根據(jù)當代控制知識或實現(xiàn)無諧振軟開關科技就變成此技術后續(xù)的發(fā)展潮流。 1.5 系統(tǒng)仿真技術概述 系統(tǒng)主要是客觀世界內實體彼此間的緊密作用與彼此依存關系構成的具備某種固定作用的完善整體。其分類方式眾多，當前主要是根據(jù)具體應用范疇進行劃分，通常被劃分成工程與非工程系統(tǒng)。 前者改變是彼此關聯(lián)部件構成的完善整體，進而完成相應的目標。比如電機驅動自動控制系統(tǒng)主要包含執(zhí)行、功率轉換、檢測等多個部件，使用其進行電機轉速、位置與其余參數(shù)控制的某個特定目標。 后者概念內涵豐富，不管是宇宙還是原子，只要具備彼此約束與影響的關系，產(chǎn)生緊密聯(lián)系的整體，完成某種目標都能被叫做系統(tǒng)

17、。 假如要定量分析系統(tǒng)的活動，需要把其自身特點和內部彼此關系抽象出來，創(chuàng)建出對應的模型。此類模型被劃分成物理與數(shù)學兩部分。因為計算機科技的持續(xù)進步與全面使用，后者在當前社會中使用更多。 當前數(shù)學模型主要是敘述系統(tǒng)動態(tài)特點的表達式，主要是代表系統(tǒng)運動時期的不同量的關系，是研究、設定系統(tǒng)的基礎。從其所敘述系統(tǒng)的運動屬性與數(shù)學工具進行劃分，還能被劃分成連續(xù)、離散時間等不同系統(tǒng)。此外也可以詳細的劃分成線性、非線性、定常、時變等眾多子類。 系統(tǒng)仿真主要依照被分析的現(xiàn)實系統(tǒng)的數(shù)學模型分析其主要功能的重要科目，目前主要表示使用計算機去分析數(shù)學模型行為的方式。仿真主要包含系統(tǒng)、模型、算法、計算機程序設定

18、個仿真結果呈現(xiàn)、研究和檢驗等部分。 2 三相異步電機數(shù)學模型 2.1 三相異步電機的工作原理 在交流電動機的定子鐵心中，依照現(xiàn)實情況設定三個繞組。交流異步電機的轉子總共包含不同的結構方式，繞線與籠型轉子。前者包含三相繞組，分布在內部鐵心上，此外和外部關聯(lián)起來，其中后者并非與電源緊密關聯(lián)，后者內部繞組自主閉合，所以表面上更加單純，便利。 促進三相異步電動機運作的主要基礎建立旋轉磁場，其中此類電動機的定子繞組主要是催生旋轉磁場出現(xiàn)。在正弦變動且差值是120度時的三相電流在進入定子繞組后，會隨之形成沿氣隙周圍呈正弦分布的磁場，電角速度與定子電流角頻率均等。其中在旋轉磁場出現(xiàn)之后

19、，轉子導條會切割旋轉磁場磁力線隨之出現(xiàn)感應電流，轉子導條的電流和上述磁場相彼此影響最終出現(xiàn)電磁力，上述力出現(xiàn)的電磁轉矩驅動轉子會依照旋轉磁場方向進行運作。此處值得關注的是，對轉矩具備關鍵影響的是此類電流的相關有功分量。 站在交流異步電機的角度上進行分析，定子繞組的輸入電壓相位和幅值之間的變動，會造成電機立即反應。但是與之類似的負載轉矩的改變會造成瞬態(tài)反應，作用于電機轉矩使，導致不平衡問題，在電機速度出現(xiàn)改變的時候，會得到全新穩(wěn)定的速度值。 在通常狀況下，異步電動機必須在異步運作時期，才可以完成能量變動與準備轉矩。電動機真實轉速均少于旋轉磁場轉速，假如其均等的時候，此時轉子導條和磁場不會出現(xiàn)

20、相對運動，因此不會出現(xiàn)劃分磁力線，也無法得到電磁轉矩，所以轉速肯定會少于其他速度。 2.2三相異步電機物理模型 異步電機屬于高階、非線性、強大耦合的復雜設備，因此當前在進行分析時，探討其模型是重點： 1)不關注空間諧波，假定內部繞組全部對應，此時其所存在磁動勢會依照氣隙圓周與正弦規(guī)律劃分 2)不關注鐵芯消耗 3)不關注對繞組電阻的現(xiàn)實作用，也就是頻率與溫度變動 圖2-1是矢量控制內異步電機的物理模型。此處，在空間內固定內部三相繞組軸線A, B, C，此外使用A軸當做主要坐標軸，通過a，b，c的隨轉子旋轉等理論，a軸和A軸兩者之間電角度是空間角位移變量。 圖2.1 三相異步電機

21、的物理模型 而對交流電機的靜止繞組進行分析，就可以利用正弦電流、、時，其所出現(xiàn)的合成磁動勢是其所出現(xiàn)的旋轉磁動勢F，其中在空間上是正弦劃分，憑借同步轉速ω依照A-B-C的順序旋轉。 根據(jù)相關理論知識我們就能了解到，在多種相內，對應的繞組出現(xiàn)多相對稱電流，出現(xiàn)旋轉磁動勢，此時兩相電機非常單一，其對照的靜止繞組是α與β，在空間內雙方差值是九十度，利用在時間差值九十度的兩相交流電流、，可出現(xiàn)旋轉磁動勢F，在三相對應的靜止繞組A，B，C所產(chǎn)生磁動勢的多少和轉速均和此勢F均等的時候，就業(yè)指出雙方等效。 上述匝數(shù)相同且垂直的繞組M與T，主要是直流電流與，形成合成磁動勢F，主要范圍給對繞組來說比較平穩(wěn)

22、。讓所有鐵心包含全部繞組在內的依照相同轉速運作，此時磁動勢F隨之旋轉，變成旋轉磁動勢。假如其和轉速均、三相對應的靜止繞組A，B，C所產(chǎn)生磁動勢相等，可以判定雙方等效。 依照相關等效觀點我們就可以知道，通過眾多變換方式，促使不同電機的三相繞組與直流繞組等效，進而就可以使用相同方式管控交流電機的轉矩，這就是我們分析的矢量變換控制。 基于以上研究可知，使用相同的旋轉磁動勢原則，三相坐標系內、、，靜止兩相坐標系下、與旋轉兩相坐標系內直流和等效。所以，當前需要使用坐標變換方式，尋找其等效的模型。 圖2.2 二極直流電機的物理模型 根據(jù)圖2-2內容我們可知以等效為交流三

23、相繞組的電機。圖中F是勵磁繞組，A是電樞繞組，C是補償繞組。F與C均位于定子，其中A位于轉子。將F的軸線叫做直軸或d軸，主磁通的方向位于d軸上，A、C軸線則是交軸或q軸。因為電樞磁動勢的軸線一直被電刷約束在q軸位置，因此看似q軸靜止，然而因為其不切割磁力線，此外與d軸垂直，因此具備的作用并不大，所以主磁通通常根據(jù)勵磁電流來確定，促使此類電機的數(shù)學模型更加直接便利，也是此類數(shù)學模型和相關控制系統(tǒng)相對簡便的主要因素。 2.3異步電機的坐標變換 因為異步電動機具備眾多特點和優(yōu)勢，例如其在三相坐標系下時，得到的模型會表現(xiàn)出高階、強大耦合等諸多優(yōu)點，但是在使用普通方式進行測試的時候會遇到眾多問題和阻

24、礙，其中系統(tǒng)目前也沒有尋找到良好的管控手段。此處異步電機在三相坐標系內的模型更為復雜，通常是由于相關條件眾多，比如影響磁鏈或者遭受磁鏈作用，因此要促使上述數(shù)學模型更加簡單，需要仔細查看直流電機，而重要影響主磁通的條件是勵磁電流，其也是主要因斯，最終造成直流電機的數(shù)學模型和控制體系相對直接。假如把交流電機的物理模型與轉變成與直流方式相等效，研究與控制相關問題就更加容易處理。 矢量變換規(guī)律具具備下述三類: （1）三相/兩相之間(也就是3/2變換) （2）兩相之間旋轉變換(2s/2r變換)，就是矢量旋轉變換(VR) （3）直角/極坐標變換(K/P ) 上述全部是可逆的。 2.3.1三相/

25、兩相變換（3/2變換） 在三相與兩相靜止繞組兩者之間轉變，當前是上述兩者靜止坐標系之間的轉換，此時被叫做3/2變換。 在二相靜止繞組α和β和三相A、B、C之間的變換，根據(jù)上述研究可知，當前被叫做2/3變換。 假定三相繞組(A、B、C)和二相繞組軸線設定為圖2-4內容，α相和β相繞組軸線重疊，全部屬于靜止坐標，主要對照交流電流是、、與、。使用磁勢分布和功率平穩(wěn)的絕對變換，三相與二相交流電流存在的磁勢均對等。 圖2.3 假定三相和兩相繞組的軸線 使用公式統(tǒng)計了解到上述變換矩陣是： （2-1） 使用公式統(tǒng)計得到上述變換矩陣是：

26、 （2-2） 上述變換方式使用電機眾多物理量的瞬時值當做主體，不僅使用在穩(wěn)態(tài)，此外還能使用在動態(tài)變換。 2.3.2兩相/兩相旋轉變換(2s/2r)變換 利用兩相靜止坐標系α和β到兩相旋轉坐標系M,T的變換被叫做兩相之間旋轉變換，也就是2s/2r變換，此處s代表靜止，r代表旋轉。將上述坐標系繪制在相同方位，得出圖2-5。依照磁動勢等效觀點，其中兩相交流電流、，與對照直流電流,,要出現(xiàn)相同以同步轉速旋轉的合成磁動勢F。 圖2.4 兩相靜止和旋轉坐標系的變換 此類旋轉和其逆變公式是 （2-3）

27、 （2-4） 另外，電流(磁動勢)旋轉變換陣的模式與電壓、磁鏈的旋轉變換陣也是如此。 2.3.3直角坐標/極坐標變換 設定磁動勢F和M軸之間夾角是，此時 （2-5） （2-6） 在三相坐標系下定子是交流電流，利用彼此間的變換，就能等效成在兩相靜止坐標系下的交流電流，之后按轉子磁場定向的具體轉變，可等效成對照直流電流，就能轉變成直流電機，參考圖2-5內容。 圖2.5 異步電機等效成直流電機 2.4異步電機在二相靜止坐標系上的數(shù)學模型 當前可依照平面矢量的疊加理論，例如合成與分解

28、，進而出現(xiàn)多相繞組電流存在的的磁動勢，因此可采用兩相正交繞組來等效三相繞組。 磁鏈方程： （2-7） 電壓方程 （2-8） 轉矩方程 （2-9） 運動方程 （2-10） 3 異步電機矢量控制的研究 3.1按轉子磁場定向矢量控制的基本原理 對于同步旋轉坐標系，僅要求虛擬兩相繞組兩軸的垂直關系與旋轉角速度，然而并沒有要求兩軸和旋轉磁場的相對方位。在定向管控時期，直接要求旋轉坐標系內上述兩部分的方位，利用從靜止定子向磁場定向坐標系的全面變換，將前者內的交流控制變

29、量轉變成后者內的直流量，進而可以單獨開展管控。 依照轉子全磁鏈矢量定向是轉子磁場定向，讓M軸依照轉子綜合磁鏈矢量的方向，被叫做磁化軸，T軸垂直且超過綜合磁鏈矢量，是轉矩軸。依照轉子磁場定向之后，電流M，T兩軸內分量完成解耦，轉子磁鏈主要由定子電流在M軸內的分量確定，其在T軸內的分量影響轉矩，與直流電機的勵磁與電樞電流相對照，也是當前普遍使用的矢量控制方式，在使用過程中可以全面減少上述情況下的交流變頻調速控制阻礙和不足。 在轉子磁場坐標系內（也就是M-T坐標系）異步電機的狀態(tài)與轉矩方程為： （3-1） 轉矩方程

30、 （3-2） 根據(jù)方程可知 （3-3） （3-4） 其中是磁動勢同步角速度，也就是電流角頻率，是轉子角速度， 是旋轉角和轉子旋轉角速度差值。 轉矩與磁鏈模型式和（3—4）共同被叫做磁場定向方程。利用M-T坐標系內的定子電流正交分量和就能全面完成對轉子磁鏈與轉矩的管控。轉子磁鏈對的響應屬于慣性環(huán)節(jié)，轉矩對的響應速度較快，就像電樞磁場得出全面補償?shù)闹绷麟妱訖C那樣，則是交流異步電動機磁場定向控制，也就是此領域?的主要知識。 3.2矢量控制系統(tǒng) 將出現(xiàn)相同磁動勢當做標準，在三相坐標系

31、內定子交流電流進行彼此變換，可等效成兩相靜止坐標系內的和，之后利用旋轉轉變，可等效成同步旋轉坐標系內的直流電流和，在查看人員站在鐵心上和坐標系共同旋轉時，交流電機隨之轉變成直流機類似于勵磁電流，T繞組類似于偽靜止繞組，類似于與轉矩為正比的電流。 依照上述假定，可組成直接控制與的矢量控制體系，參考圖3—1內容。其中，控制器之后的反旋轉變換器要和設備內部變換時期VR抵扣，2/3此外和內部3/2轉變環(huán)節(jié)抵扣，假如輕視此部分出現(xiàn)的滯后，那么圖中虛線框內的內容可刪除，剩下內容就和直流調速系統(tǒng)大致類似，因此得出的交流變頻調速系統(tǒng)的狀態(tài)和直流系統(tǒng)相類似。 圖3.3 矢量控制系統(tǒng)框圖 3.3矢量控制

32、系統(tǒng)在轉子坐標系中的實現(xiàn)方案 此領域的重要技術是電流矢量從靜止到旋轉坐標變換時需要了解上述兩者出現(xiàn)的轉角。由于磁場和d軸方向相同，因此本質上要了解磁通和靜止坐標系α軸兩者角度。磁通反饋控制一般使用霍爾傳感器等實驗或者使用相關觀測器預估得出，基于理論進行分析，直接檢測相對精準，所以在最初通常使用此測試方式來得到真實磁鏈信號。然而在現(xiàn)實中，此檢測方式卻遭遇眾多無法處理的現(xiàn)實問題。直接檢測在現(xiàn)實中無法普遍使用。間接法轉子磁場定向控制也被叫做磁通前饋控制。其核心是使用電機電壓等相關信息，利用電壓模型法等方式得到具體磁通幅值和相位。 圖3.4 轉子坐標系下轉子磁鏈的電流模型 際值。第一把角速度

33、指令與的偏差信號傳送給速度調節(jié)器，最終輸出在異步電機的轉差頻率矢量管控中，假如可以確保轉子磁通穩(wěn)定不改變，那么就需要明確轉子角速度和依照所需轉矩計算出轉差角頻率，此時可得到轉子磁通同步角速度，進而完成最終管控目標，此類矢量控制不用流程眾多的磁通檢測，計算與環(huán)節(jié)較少，所以在基頻以下的調速系統(tǒng)中被普遍使用。 在現(xiàn)實中的此類系統(tǒng)內部，轉子電阻或者時間常數(shù)變動對不同屬性造成明顯作用。 此類異步電機變頻調速控制系統(tǒng)主要使用電流控制方案。從定子電流勵磁分量給定值和其轉矩分量給定值到真實值、的傳播是解耦，最終效果和逆變器延時相關，不依靠設備參數(shù)，便于提升綜合控制效果。 下圖是轉差頻率矢量控制，具體的控

34、制詳細圖。其中存在上標的是指令值，剩下則是轉矩給定指令值,統(tǒng)計出對應給定值。根據(jù)磁通給定值計算出勵磁電流給定值。其中、通過坐標反變換得出定子三相電流指定值，在電流調節(jié)時期，根據(jù)指令值與真實測試得到的電流偏差信息傳送給內部調節(jié)器，其中輸出IGBT逆變器的控制內容，因此可以得出我們想要的矢量控制系統(tǒng)。 圖3.5 異步電機變頻調速矢量控制系統(tǒng) 4 系統(tǒng)仿真研究 4.1 仿真模型的參數(shù)計算 目前異步電動機的額定信息： ，，，， ，，,， ， 依照現(xiàn)有條件統(tǒng)計可知： 依照式可知： 轉差率 同步轉速 得出轉差角頻率 且依照轉差角頻率公式，此處 得出：

35、 4.2 矢量控制系統(tǒng)的仿真模型 異步電動機動態(tài)結構圖（3-2）與矢量控制系統(tǒng)結構圖（3-4）主要依照mt坐標系來代表，當前使用MATLAB軟件創(chuàng)建下面的仿真模型： 圖4.1 矢量控制系統(tǒng)仿真模型 此處mt坐標系的AC Motor仿真模型為： 圖4.2 mt坐標系下異步電動機的仿真模型 圖4.3 PI調節(jié)器的模型 4.3仿真結果分析 4.3.1 mt坐標系中的電流曲線 t=1s時加載。示波器scope2的輸出波形為： 圖4.4 空載起動和加載的定子電流勵磁分量 圖4.5 空載起動和加載的定子電流轉矩分量 根據(jù)上圖我們就能知道，在

36、mt坐標系內異步電動機完成定子電流勵磁與轉矩分量之間的解耦。t=1s主要由空載運作轉變成加載運作，定子電流的轉矩分量在t=1s處從0提高到大概9.3，其中勵磁分量就維持在3.5不變，不會因為轉矩改變而改變。和計算值大致相同。 4.3.2 轉速和轉子磁鏈曲線 圖4.6 空載起動和加載的轉子磁鏈 圖4.7 空載起動和加載的轉速 圖4.8 空載起動和加載的轉子磁鏈局部放大圖 圖4.9 空載起動和加載的轉速局部放大圖 根據(jù)仿真結果得出，在創(chuàng)建轉子磁鏈之后，最終結果大致維持在1.13，其與確定的轉子磁鏈1.1397大致相同，此外不因轉矩改變而改變，完成對轉子磁鏈與電磁轉

37、矩的解耦管控目標。其中轉速閉環(huán)控制促使轉速大致維持在314不變，和轉速314一樣。 5 結語 利用敘述異步電機的矢量變換控制系統(tǒng)的數(shù)學我們開始創(chuàng)建模型 ,根據(jù)現(xiàn)實案例敘述 MATLAB/ SIMULINK軟件創(chuàng)建異步電機矢量控制模型整個環(huán)節(jié) ,并對此系統(tǒng)的模型開展相應的仿真。 使用此交流異步電機仿真模型，就能相對便利的檢驗控制算法 ,需要對少數(shù)功能模塊實施替換與續(xù)訂 ,如此就可以完成控制策略的改善或優(yōu)化。其為分析交流調速系統(tǒng)的控制方案提供相應的幫助與扶持。 通過仿真試驗獲得的仿真曲線 ,全面檢驗出在此類變換數(shù)學模型前提下創(chuàng)建仿真模型的科學性 。 由上述仿真曲線可知 ,在不同的

38、輸入下 , 調速系統(tǒng)會有不同的響應 。 仿真實驗表明 ,仿圖 8 電機 T0 ( t) 響應曲線真模型的動態(tài)仿真部分和真實調速運動時期大致符合 。本文模型主要是磁通、轉速 兩個輸入給定量 , 假如采用Simulink 創(chuàng)建勵磁函數(shù)發(fā)生器 , 促使磁通在電機基頻下維持不變 , 基頻以上磁通和頻率為反比下降 ,此時需要確定轉速定量就能讓異步電機進行恒磁通或恒功率運作。 使用 Simulink 開展異步電動機調速系統(tǒng)仿真 ,不需要編程、直接、簡單 ,對于研發(fā)與探討調速系有關鍵價值 。 參考文獻 1 陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng).北京:機械工業(yè)出版社，2003（3）190-211

39、 2 王兆安，黃俊. 電力電子技術. 北京:機械工業(yè)出版社.2002. （4）132-165 3. 王海峰，任章. 異步電機矢量變換控制系統(tǒng)的MATLAB/ SIMULINK仿真[J].電氣傳動自動化.2003，25（4）：23-25 4 許大中，賀益康. 電機控制. 杭州：浙江大學出版社. 1999 . 48-104 5 李華德，白晶，李志民，李擎. 交流調速控制系統(tǒng)[M]. 電子工業(yè)出版社，2003.3 6. 李漢強. 矢量控制異步電機等效電路及其參數(shù)變化因素分析. 武漢交通科技大學學報[N]. 1999，23（5）：469-472 7 吳守篇，藏英杰. 電氣傳動的脈寬調

40、制控制技術[M]. 機械工業(yè)出版社. 2003.1 8 王立新，周順榮. 一種改進的異步電機矢量控制方法. 中小型電機[J]. 2005，32（6）：14-17 9 張惠萍. 異步電機智能矢量控制變頻調速系統(tǒng)的研究[D]. 江南大學. 2004 10 祝龍記，王汝琳. 基于S函數(shù)的異步電動機變頻調速系統(tǒng)的仿真建模.計算機仿真[J]. 2004，21（10），52-53 11 周榮政. 用MATLAB/SIMULINK進行交流調速系統(tǒng)的仿真.湖北工學院學報[N]. 1998，13（3），73-77 致謝 我首先要感謝我的論文指導老師、安徽三聯(lián)學院的電子電氣工程學院的

41、杜曉婷老師。沒有您的耐心教導和指正，我的論文也無法順利撰寫完成，導師不僅對我的學習有很大的幫助，此外也影響了我的生活觀念，是我人生道路上的重要引路者。假如沒有杜老師的引導，我現(xiàn)在也不能變成合格畢業(yè)生。沒有他們的教導，我的畢業(yè)論文也無從談起，總而言之，當前我的所有學習成果，全部得益于老師們的辛苦教育，此時此刻，我要向他們表達誠摯的謝意！此外也要感恩電子電氣工程學院的授課老師們和所有同學們，大家在安徽三聯(lián)學院的電子電氣工程學院的學習中彼此學習，彼此幫助，共同度過幸福時光。 　我也要感恩我最愛的親人，因為有了他們的辛苦付出，我才能得到安穩(wěn)的學習環(huán)境，才能沒有后顧之憂的努力學習，是你們成就了現(xiàn)在的我。 最終我也要感恩學校所有領導和教師以及陪伴我思念的同學，當前我的所有學習成果，全部得益于老師們的辛苦教育，此時此刻，我要向他們表達誠摯的謝意！祝福你們工作順心，萬事如意。