异步电机矢量控制Matlab仿真实验

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1、武汉理工大学《运动控制系统》课程设计说明书目录1.矢量控制基本原理：12.电机模型推导：33.仿真模型框图63.1坐标系下异步电机的仿真模型63.2各元件的参数图63.3三相异步电机的仿真模型83.4各模块的原理图93.5仿真的初始数据104矢量控制系统设计114.1矢量控制系统的电流闭环控制方式思想114.2MATLAB系统仿真系统设计124.3PI调节器设计135.仿真结果156.个人总结177.参考文献1818武汉理工大学《运动控制系统》课程设计说明书异步电机矢量控制Matlab仿真实验1.矢量控制基本原理：矢量控制系统的基本思

2、路是以产生相同的旋转磁动势为准则,将异步电动机在静止三相坐标系上的定子交流电流通过坐标变换等效成同步旋转坐标系上的直流电流,并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制,以达到直流电机的控制效果。所谓矢量控制，就是通过矢量变换和按转子磁链定向，得到等效直流电动机模型，在按转子磁链定向坐标系中，用直流电动机的方法控制电磁转矩与磁链,然后将转子磁链定向坐标系中的控制量经变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。其中等效的直流电动机模型如图1-1所示，在三相坐标系上的定子交流电流,通过3/2变换可以等效成两相静止正交坐标系上的交流和再通过与转

3、子磁链同步的旋转变换，可以等效成同步旋转正交坐标系上的直流电流和。m绕组相当于直流电动机的励磁绕组，相当于励磁电流，t绕组相当于电枢绕组，相当于与转矩成正比的电枢电流。其中矢量控制系统原理结构图如图1-2所示。图1-1异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型图1-2矢量控制系统原理结构图18武汉理工大学《运动控制系统》课程设计说明书通过转子磁链定向，将定子电流分量分解为励磁分量和转矩分量，转子磁链仅由定子电流分量产生，而电磁转矩正比与转子磁链和定子电流转矩分量的乘积，实现了定子电流的两个分量的解耦。简化后的等效直流调速系统如图1-3所示

4、。图1-3简化后的等效直流调速系统18武汉理工大学《运动控制系统》课程设计说明书2.电机模型推导：选取状态变量X=[]输入变量U=[]输出变量Y=[]dq坐标系中磁链方程如下：（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）电压方程为（2-5）（2-6）（2-7）（2-8）考虑到笼型转子内部是短路的，则，电压方程可改写成：（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）由以上式子可以得出：（2-13）18武汉理工大学《运动控制系统》课程设计说明书（2-14）（2-15）（2-16）（2-17）式中——电动机漏磁系数，经计算整理后可以得到dq坐标

5、系下异步电机的状态方程为：（2-18）（2-19）（2-20）（2-21）（2-22）——转子电磁时间常数，输出方程Y=[]若令，dq坐标系蜕化成坐标系即可得坐标系中的状态方程：（2-23）（2-24）（2-25）（2-26）（2-27）18武汉理工大学《运动控制系统》课程设计说明书输出方程Y=[]其中状态变量X=[]输出变量U=[]电磁转矩18武汉理工大学《运动控制系统》课程设计说明书3.仿真模型框图3.1坐标系下异步电机的仿真模型根据以上推导的在坐标系下的状态方程可以做出以为状态变量的动态结构图，对其进行仿真可以的到其仿真模型：图

6、3-1坐标系异步电机仿真模型3.2各元件的参数图图3-2-1累加器的参数框图18武汉理工大学《运动控制系统》课程设计说明书图3-2-2放大器的参数框图图3-2-3积分器的参数框图18武汉理工大学《运动控制系统》课程设计说明书图3-2-4乘法器的参数框图3.3三相异步电机的仿真模型图3-3三相异步电机的仿真模型18武汉理工大学《运动控制系统》课程设计说明书3.4各模块的原理图图3-4-13/2变换的原理图图3-4-22/3变换的原理图18武汉理工大学《运动控制系统》课程设计说明书3.5仿真的初始数据图3-5异步电机模型的参数图18武汉理

7、工大学《运动控制系统》课程设计说明书4矢量控制系统设计4.1矢量控制系统的电流闭环控制方式思想图4-1-1为电流闭环控制后的系统结构图，转子磁链环节为稳定的惯性环节，对转子可以采用闭环控制，也可以采用开环控制方式；而转速通道存在积分环节，为不稳定结构，必须加转速外环。常用的电流闭环控制有两种方法：一个是将定子电流两个分量的给定置和施行2/3变换，得到三相电流给定值。采用电流滞环控制型PWM变频器，在三相定子坐标系中完成电流闭环控制。另一个是将检测到得三相电流施行3/2变换和旋转变换，达到mt坐标系中的电流和采用PI调节器软件构成电流闭

8、环控制，电流调节器的输出为定子电压给定值和，经过反旋转变换得到静止两相坐标系的定子电压和，再经过SVPWM控制逆变器输出三相电压，其系统结构图如图4-1-2所示。本次MATLAB仿真系统设计也是采用的这种控制方法。图4-