转差频率控制异步电动机矢量控制系统设计仿真建模

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1、-转差频率控制的异步电动机矢量控制系统的仿真建模***（江南大学物联网工程学院，江苏无锡214122）摘要：矢量控制是目前交流电动机的先进控制方式，本文对异步电动机的动态数学模型、转差频率矢量控制的基本原理和概念做了简要介绍，并结合Matlab／Simulink软件包构建了异步电动机转差频率矢量控制调速系统的仿真模型，并进行了试验验证和仿真结果显示，同时对不同参数下的仿真结果进行了对比分析。该方法简单、控制精度高，能较好地分析交流异步电动机调速系统的各项性能。关键词：转差频率；交流异步电动机；矢量控制；MatlabM

2、odelingandSimulationofinductionmotorvectorcontrolsystemBasedonFrequencycontrolLuxiao(SchoolofCommunicationandControl,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214036，China)Abstract:VectorcontrolisanadvancedACmotorcontrol,thispaperdynamicmathematicalmodelofinductionmotor,s

3、lipfrequencyvectorcontrolofthebasicprinciplesandconceptsarebrieflyintroduced,andcombinedwithMatlab/Simulinksoftwarepackage,givetheslipfrequencyvectorControlSystemofthesimulationmodeloftheinductionmotor.Showedthesimulationresults,andsimulationresultsunderdiffere

4、ntparameterswerecompared.Themethodissimple,highcontrolprecision,canbetteranalyzetheACinductionmotordrivesystemoftheperformance.Keywords:ACasynchronismmotor;vectorcontrol;modelingandsimulation;Matlab;引言：由于交流异步电动机属于一个高阶、非线性、多变量、强耦合系统。数学模型比较复杂，将其简化成单变量线性系统进行控制，达不到

5、理想性能。为了实现高动态性能，提出了矢量控制的方法。所谓矢量控制就是采用坐标变换的方法，以产生相同的旋转磁势和变换后功率不变为准则，建立三相交流绕组、两相交流绕组和旋转的直流绕组三者之间的等效关系，从而求出异步电动机绕组等效的直流电机模型，以便按照对直流电机的控制方法对异步电动机进行控制。因此，它可以实现对电机电磁转矩的动态控制，优化调速系统的性能。Matlab是一种面向工程计算的高级语言，其Simulink环境是一种优秀的系统仿真工具软件，使用它可以大大提高系统仿真的效率和可靠性。本文在此基础上构造了一个矢量控制的

6、交流电机矢量控制调速系统，包含了给定、PI调节器、函数运算、二相/三相坐标变换、PWM脉冲发生器等环节，并给出了仿真结果。1．异步电动机的动态数学模型异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。在研究异步电动机的多变量非线性数学模型时，常作如下的假设：1）忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间中互差120°.---电角度，所产生的磁动势沿气隙周围按正弦规律分布。1）忽略励磁饱和，认为各绕组的自感和互感都是恒定的。2）忽略铁心损耗。3）不考虑频率变化和温度变化对绕组的影响。无论电动机转子是绕线形还是笼

7、形，都将它等效成三相绕线转子，并折算到定子侧，折算后的定子和转子绕组匝数都相等。这样，电机绕组就等效成图1所示的三相异步电动机的物理模型。图中，定子三相绕组轴线A、B、C在空间是固定的，以A轴为参考坐标轴；转子绕组轴线a、b、c随转子旋转，转子a轴和定子A轴间的电角度为空间角位移变量。规定各绕组电压、电流、磁链的正方向符合电动机惯例和右手螺旋定则。这时，异步电动机的数学模型由下述电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成。图1三相异步电动机的物理模型三相定子的电压方程可表示为：(1)方程中，、、为定子三相电压；、、为

8、定子三相电流；、、为定子三相绕组磁链；为定子各相绕组电阻。三相转子绕组折算到定子侧后的电压方程为：.---(2)方程中，、、为转子三相电压；、、为转子三相电流；、、为转子三相绕组磁链；为转子各相绕组电阻。磁链方程为：(3)式中，是6×6电感矩阵，其中对角线元素、、、、、是各有关绕组的自感，其余各项则是绕组间的互感。电磁转矩方程为：(4)式中，为