感应电机矢量控制江南大学

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1、设计题H:感放电机矢量控制的仿真设计要求：1.分析感应电机矢量控制原理，对系统各个组成模块进行详细介绍；2.在Matlab/Shnulink环境卜建立感疢电机矢:ft控制系统的仿真模型；3.在不同给定、负载下进行仿真分析；4.按规范撰写课程设计报告。撰写规范：1.报苦由封面、设计要求、正文和设计心得体会组成；2.封而包括：课程设计名称、学院、班级、姓名、学号、LI期、成绩;3.正文报告格式请按照江南人学学报的要求。摘要：本文从感/、V:电动机的数7'校彻着手介绍一种基于matlab/simulink的感K、/:电动机仿真投型，使用吋只需要输入不同的电机参数即可。在此基

2、础上设计一个典型的且接矢M控制系统,然盾利用Sinwlink仿真软件对该控制系统运行情况进行仿真研究。关键字：MATLAB/SIMULINK；感应屯机；矢量控制；仿真引言：异步电动机的动态数学模型是一个高阶，非线性，强耦合的多变景系统，里然通过少标变换可以使之降阶并化简，侃并没有改变其非线性多变量的本质。因此，需耍异少电动机调速系统具存窈动态性能，必须而向这样一个动态模型。H前电机调速行业内有几种控制方案已经获得了成功的应用。动态模型按转子磁链定向的直接矢量控制系统就应川的很广泛！本文利川matlab/simulink仿真软什建立一个通用的仿真模型。然后用到直接矢S控

3、制系统中去，对该系统进行仿真研究。一、各部分原理介绍1、矢量控制系统原理既然异步电动机经过坐标变换可以等效成直流电动机，那么，模仿直流电动机的控制策略，得到直流电动机的控制景，再经过相应的坐标反变换，就能够控制异步电动机了。由于进行坐标变换的是电流（代表磁动势）的空问矢量，所以这样通过坐标变换实现的控制系统就称为矢量控制系统，简称VC系统。VC系统的原理结构如图2.1所示。图中的给定和反馈信号经过类似丁•直流调速系统所用的控制器，产生励磁电流的给定信号匕和电枢电流的给定信号＜，经过反旋转变换wr1—得到4和；，再经过2/3变换得到G4和4。把这三个电流控制信号和由控制

4、器得到的频率信号q加到电流控制的变频器上，所输出的是异步屯动机调速所需的三相变频电流。图2.1矢量控制系统原理结构图在设计VC系统吋，如果忽略变频器可能产生的滞后，并认为在控制器后面的反旋转变换器wr1与电机内部的旋转变换环节VR相抵消，2/3变换器与电机内部的3/2变换环节相抵消，则图2.1中虚线枢内的部分可以删去，剩下的就是宵流调速系统了。可以想象，这样的矢量控制交流变压变频调速系统在静、动态性能上完全能够与宵流调速系统相媲美。2、坐标变换的基本思路坐标变换的目的是将交流电动机的物理模型变换成类似直流电动机的模式，这样变换后，分析和控制交流电动机就可以大大简化。以

5、产生同样的旋转磁动势为准则，在三和坐标系上的定子交流电流G、/e，通过三相一一两相变换可以等效成两相静止坐标系上的交流电流4和再通过同步旋转变换，可以等效成同步旋转坐标系上的直流电流L和~。如果观察者站到铁心上与坐标系一起旋转，他所看到的就好像是一台直流电动机。把上述等效关系用结构图的形式画出来，得到图2.1。从整体上看，输人为A，B,C三和电压，输出为转速仍，是一台异步电动机。从结构图内部看，经过3/2变换和按转子磁链定向的同步旋转变换，便得到一台由/,„和么输入，由69输山的直流电动机。。。。。。。阁2.2异步电动机的坐标变换结构阁3、坐标变换(1)三相一一两相坐

6、标系变换(3/2变换)图2.3为交流电机坐标系等效变换图。图屮的A，B，C坐标轴分别代表电机参量分解的三相坐标系。而6G夕则表示电机参暈分解的静止两相坐标系。每一个华标轴上的磁动势分量，吋以通过在此绝标轴的电流i与电机在此轴上的匝数N的乘积来表乐。图2.3坐标变换图假定A轴与a轴重合，三相坐标系上电机每相绕组冇效匝数是7V3,两相坐标系上电机绕组每相宥效匝数为N”在三相定子绕组中，通入正弦电流，则磁动势波形为正弦分布，因此，当三相总安匝数与两相总安匝数相等时，两相绕组瞬时安匝数在轴上投影应该相等。因此冇式(2-1)和B3=KN3[cos0(iA-V2iB-/2ic)

7、+sinV3/2zB-V3/2zc(2-4)两相绕组磁通公式：B2二勝2(cos<+sin/;)(2-5)上而两式K为固定比例参数，通过增入一个分量，我们可以写成矩阵形式为：(2-2L将上两式写成矩阵形式并对其规N2ia=N，iA-N,z；cos60°-N3/ccos60°=格化得^布•稗:(2-1)%G=%zsin6Oo-A^csin6Oo(2-2)为了保持坐标变换前后的总功率，即应该保持变换前后奋效绕组介:气隙中的磁通相等从上式解得，三相到两相的匝数比应该为：(2-8)B3=B2(2-3)设三相绕组磁通公式:因此,可以得到下面的矩阵形式:-9)