异步电机矢量控制变频调速系统的Simulink仿真研究

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1、万方数据《电气自动化)2011年第33卷第5期变流技术Co—n—v——erterTechniques异步电机矢量控制变频调速系统的Simulink仿真研究魏祥林h2周启华3宁俊保1(1．兰州理工大学电信学院。甘肃兰州730050；2．甘肃省工业过程先进控制重点实验室，甘肃兰州730050；3．兰州铁路技师学院电工教研组。甘肃兰州730050)摘要：在分析异步电机矢虽控制原理和矢量控制变频调速系统结构的基础上，利用Simulink和PSB工具箱中的库元件，建立了异步电机矢量控制调速系统的仿真模型并进行了仿真实

2、验。仿真结果验证了该模型的有效性和矢量控制调速系统动静态性能的良好性。关键词：矢蕈控制Simulink变频调速仿真[中图分类号]TN773；TM343'[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2011)05—0048～04SimulationStudyoftheVectorControlledVariableFrequencyDrivesforAsVnchronousMachineBasedonSimulinkWeiXianglinl’2ZhouQihua2Ningjunba01(1．College

3、ofElectricalandInformationEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，LanzhouGansu730050，China；2．KeyLaboratoryofAdvancedControZforlndustriaZProcessinGansuProvince，LanzhouGansu730050，China；3．LanzhouRailwayTechnicianCollege，LanzhouGansu730050，China)Abstract：Ha

4、vinganalyzedtheprincipleofVectorControlusedinallasynchronousmachine，usingtheelementsinSimulinkandPSBasimulationmodelforthevectorcontrolledvariablefrequencydriveofallasynchronousmachineWaSsetup．Asimulationexperimentwascarriedout．Theresultofthesimulationveri

5、fiedthevalidityofthemodel，andtestedthegoodperformancesforthevectorcontrolledvariablefrequencydriveofallasynchronousmachine．Keywords：VectorcontrolSimulinkVariablefrequencydrivesSimulationO引言交流异步电机具有坚固耐用、维护方便、可靠性高、容量大、调速范围宽和价格低廉等优点，在现代交流传动系统中得到了广泛应用。然而，由于异步电

6、机是一个多变量、强耦合、参数时变的非线性对象，很难对其进行高性能的控制⋯。20世纪70年代，德国西门子公司F．Blaschke等提出的“感应电机磁场定向的控制原理”和美国P．C．Custman与A．A．Clark申请的专利“感应电机定子电压的坐标变换控制”奠定了矢量控制(VC)的基础。其主要思想就是通过坐标变换将异步电动机等效为一台直流电动机，从而像直流电动机那样进行快速的转矩和磁链控制，因此矢量控制也被称为解耦控制或磁场定向控制(FOC)‘引。矢量控制已在交流电机高性能变频调速领域得到最广泛应用，特别是在

7、异步电动机变频调速系统中用得最多。然而矢量控制的原理抽象、坐标变换运算量大、结构复杂、实现起来较为困难，因此要通过一个真实的物理实验平台用于学习和研究矢量控制则非常不易，不但成本大、而且费时费力，而MATLAB软件为我们提供了一个非常有力的虚拟实验平台。本文以MATLAB软件下的Simulink环境为建模和仿真平台，应用电力系统工具箱PowerSystemBlock(PSB)中各种电力元件构建异步电机变频调速系统的仿真模型，详细介绍各模块的构建方法及其参数设置，使读者对矢量控制变频调速系统的结构和原收稿日期

8、：2011—02—16理有一个更加清晰的认识，对矢量控制变频调速系统的性能有更加直观的感受。1异步电机的数学模型及矢量控制原理要对异步电机实行有效的控制首先要认识异步电机的数学模型。根据电机学原理，异步电机在三相静止坐标系上以向量形式表达的数学模型见方程组(1)[tl，可见，异步电机是一个多变量、高阶、非线性、强耦合的被控对象。根据电机统一理论和空间矢苗等效变换原理，得到的异步电机在同步旋转MT坐标系上的模型，即