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1、第10卷第2期淮海工学院学报Vol.10No.22001年6月JournalofHuaihaiInstituteofTechnologyJune2001文章编号:1008-3499(2001)02-0023-04三相异步电动机矢量控制调速系统的建模与仿真李家荣,邓智泉(南京航空航天大学自动化学院,江苏南京210016)摘要:简述了Matlab/Simulink软件的核心内容及已获实际应用的异步电机矢量变换控制系统的数学模型,介绍了用Matlab/Simulink为该系统建立完整仿真模型的过程,最后给出仿真结果。关键词:异步电动机;矢量控制;调速系统;仿真;模型中图分类
2、号:TM343.22文献标识码:A0引言Ax+Bu型微、差分方程。总的来说,方法(1)和(2)具有局限性,适合构造异步电动机矢量变换控制系统和直接转距控制较为简单的模型。方法(3)是M/S最具特色的编程方式,它在构造多输入,多输出,非线性,强耦合的复系统都是目前已获得应用的高性能异步电机调速系杂多变量系统时具有表述方式接近数学表述,编程统,对比直接转矩控制系统,矢量变换控制系统有可连续控制、调速范围宽等优点,因此矢量变换控制系简洁,计算速度快的优点。下面本文针对矢量变换统仍为现代交流调速的重要方向之一。本文一则介控制系统各环节的不同特点综合运用上述三种编程方式建立完整的系
3、统模型进行仿真。绍一种实用化的异步电机矢量变换控制系统,二则通过用Matlab语言为该系统建立仿真模型的过程,2异步电机矢量变换控制系统的建模使读者能熟悉Matlab软件的应用并掌握之。与仿真1Matlab/Simulink环境及特点2.1感应电机的状态空间模型Matlab是集命令翻译、科学计算于一身的一套本节将描述异步电机的数学模型,并用M/S的交互式软件系统。它除了传统的交互式编程之外,还S-function构造出其模型。在静止,坐标系统中,提供了丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、数据处理、将异步电机方程写为状态方程组x=Ax+Bu形图像处理、方便的Windows编
4、程等便利工具。式,其中x为状态变量,u为输入变量,A、B为系数矩阵。在异步电机状态方程中,转子磁链和定子电流Simulink是MATHWORKS软件公司为Matlab开为状态变量,定子电压为输入变量。发的系统模型图形输入和仿真工具。Simulink提供ar了丰富的模型库供构造完整的系统使用。其模型库dbr包括:源环节、汇环节、离散时间环节、线性环节、非=dtias线性环节、连接环节、其他环节。ibsMatlab/Simulink是开放的编程环境,它允许RrRrLm--r0用户开发自己所需的模型,通过成组封装扩充现有LrLr的模型库。要建立自己的模型,方法主要如下:R
5、rRrLmr-0LrLr(1)利用现有模型组合成新模型。·L22mRrLmrRsLr+RrLm(2)使用Matlab/Simulink模型调用MAT-hL-0rhhLrLAB函数,适于构造成y=f(x)型的函数。LmrLmRrRsL2r+RrL2m-0-(3)通过S-function模型构造,适于解决x=hhLrhLr收稿日期:2001-03-0924淮海工学院学报2001年6月ar00LmTe=Np(aribs-brias),(2)Lrbr00uas+,(1)iasLr/h0ubs机械转速方程为:dribs0Lr/h=(Te-T1-Dr)/J。(3
6、)dt其中:Rs—定子绕组电阻;p—微分算子;Rr—转子2.2仿真模型绕组电阻;h=Ls×Lr-Lm×Lm;Ls—a轴上定转子图1为用Matlab/Simulink对矢量变换控制系等效绕组自感;—转子角速度;Lr—b轴上定转子统建立的仿真模型。限于篇幅,仅讨论几个主要环节等效绕组自感;Lm—坐标系中定子与转子间同轴等模块的建立。效绕组间的互感。电机的电磁转矩方程为:图1矢量变换控制系统仿真模型Fig.1Thesimulationmodelofvectoralternatecontrolsystem2.2.1电流控制变频器为保证变频器输出正弦Ubc=Vb-Vc,波形的电流
7、,选择了电流控制的变频器,变频器是电Uca=Vc-Va,压源型,电流控制变频的模型如图2所示。其中Ua=(Uab-Uca)/3,***Ua,Ub,Uc与Ua,Ub,Uc的关系为:Ub=(Ubc-Uab)/3,Uab=Va-Vb,Uc=(Uca-Ubc)/3,图2电流控制变频的模型Fig.2Themodeloffrequencyconversionbycurrentcontrol2.2.2电机模型所建立的电机模型如图3所示。第2期李家荣等:三相异步电动机矢量控制调速系统的建模与仿真25图3电机模型Fig.3Themotormod
