电力拖动课程设计--异步电动机的矢量控制

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1、信息工程学院课程设计（论文）信息工程学院电力拖动课程设计报告书题目:异步电动机的矢量控制专业：电气工程及其自动化班级：0310405学号：031040522学生姓名：左立刚指导教师：钟建伟2014年4月30日信息工程学院课程设计（论文）信息工程学院课程设计任务书学生姓名左立刚学号031040522成绩设计题目基于异步电动机的矢量控制的matlab建模仿真设计内容1.转差频率控制的基本原理和方法；2.矢量控制的思想方法；3.异步电动机数学模型的建立主要是暂态模型；4.对异步电动机的转差频率间接矢量控制系统的建模仿真；5.对各波形进行定性分析，使控制系统更加快速与稳定；6.会采取

2、相应的策略补偿以及减小误差与波动的方法。设计要求1．掌握异步电动机工作的基本原理及相关数学模型。2．能用转差频率的控制方法实现异步电动机的交流调速。3．能用matlab软件对所研究的调速系统进行仿真。时间安排2013年4月22日-4月24日收集仿真控制的相关资料；2013年4月25日-4月30日确定模型的具体实现方法，一步步搭建出模块图，并一步步调整参数，最后达到预定波形；2013年5月2日-5月3日完成论文的具体内容并上交。参考资料[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2009.[2]王兆安，黄俊.电力电子设计[M].北京:机械工业出版社，2000

3、.[3]汤蕴璆，史乃.电机学[M]．北京：机械工业出版社，2001.[4][4]洪乃刚．电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真[M]．北京：机械工业出社，2006.信息工程学院课程设计（论文）一．设计思想本文基于MATLAB对异步电动机矢量控制调速系统进行仿真研究。首先分析了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。之后对异步电机的动态模型做了分析，进一步介绍了异步电机的坐标变换，对异步电机转差频率矢量控制系统的基本原理进行了简要阐述。主要包括主电路模块的设计，w1生产模块的设计，坐标变换模块的设计和转速PI调节器的设计。最后，通过对仿真结果进行分析

4、，归纳出如下结论：单纯的转差频率控制带载能力差，应用转差频率矢量控制可增强电机对转矩的调节能力且无需电压补偿。二．异步电动机的数学模型2.1电压方程2.1.1.三相定子绕组的电压平衡方程组2.1.2．三相转子绕组折算到定子侧的电压方程将电压方程写成矩阵形式，并以微分算子代替微分符号（2-1）即信息工程学院课程设计（论文）2.2.2磁链方程每个绕组的磁链是他本身的自感磁链和其他绕组对他的互感磁链之和，因此，六个绕组的磁链可表示为（2-2）即实际上，与电机绕组交链的磁通只有两类：一类是穿要过气隙的相间互感磁通；另一类是只与一相绕组交链而不穿过气隙的漏磁通，前者是主要的。定子各相漏

5、磁通所对应的电感称为定子漏感，由于绕组的对称性，各相漏感值均相等；同样，转子各相漏磁通则对应于转子漏感。与定子一相绕组交链的最大互感磁通对应于定子互感，与转子绕组交链的最大磁通对应于转子互感。由于折算后定、转子绕组匝数相等，且各绕组间互感磁通都通过气隙，磁阻相同，故可认为=。对于每一相绕组来说，它所交链的磁通是互感磁通和漏感磁通之和，因此，定子各相自感为：（2-3）转子各相自感：（2-4）现在先讨论第一类，三相绕组轴线彼此在空间的相位差是120度。在假定气隙磁正弦分布的条件下，互感值应为：（2-5）（2-6）第二类，即定子﹑转子绕组间的互感，由于相互位置的变化（见图2.2）可

6、分别表示为：（2-7）（2-8）（2-9）当定﹑转子两相绕组轴线一致时，两者之间的互感值最大，就是每相的最大互感，将式（2-3）到式（2-9）都代入式（2-2），即得完整的磁链方程，显然这个矩阵是比较复杂的，为了方便起见，可以将它写成分块矩阵的形式如下：信息工程学院课程设计（论文）（2-10）式中（2-11）（2-12）（2-13）值得注意的是，和两个矩阵互为转置，且均与转子位置角有关，它们的元素都是变参数，这是系统非线性的一个根源。为了把变参数矩阵转换成常参数矩阵须利用坐标变换。（2-14）将磁链方程代入电压方程，即得展开后的电压方程：（2-15）其中，项属于电磁感应电动势

7、中的脉变电动势，项属于电磁感应电动势中与转速成正比的旋转电动势。2.2.3转矩方程根据机电能量转换原理，在线性电感的条件下，磁场的储存能量和磁共能为：信息工程学院课程设计（论文）（2-16）电磁转矩等于机械角位移变化时磁共能的变化率（电流约束为常值），且机械角位移=，于是（2-17）将（2-16）代入（2-17）并考虑到电感的分块矩阵关系式（2-12）到（2-14）得：（2-18）又，代入式（2-18）得（2-19）用三相电流和转角表示的转矩方程+（2-20）应该指出，上述公式是在线性磁路，磁动势在空间