基于matlab单相异步电机调速系统仿真设计

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1、2010年第5期工业仪表与自动化装置·49·基于Matlab的单相异步电机调速系统仿真设计姜香菊，刘二林(兰州交通大学a．自动化与电气工程学院；b．机电工程学院，兰州730070)摘要：在分析单相异步电机数学模型的基础上，基于Matlab／Simulink环境，建立电机的矢量仿真模型。该模型利用PID及逆变器等控制器件，通过交流一直流一交流进行变频后，来改变电动机的转速，实现异步电动机矢量控制变频调速。仿真结果表明：在=2、K=20、Kj=0．1时，调速处于较佳的状态下，调速性能较好。关键词：Matlab／Simulink；矢量控制；单相异步电动机；变频器；PID

2、控制器中图分类号：TP391．9文献标志码：A文章编号：1000-0682(2010)05—0049—05Simulationdesignofthefrequencyconversiontimingsystemofsingle。。phaseasynchronousmotorsbasedonMatlabJIANGXiangju，LIUErlin“(a．SchoolofInformation&ElectricalEngineering；b．SchoolofMechatronicEngineering，LanzhouJiaotongUniversity，Lanzhou7

3、30070，China)Abstract：Themathematicalmodelofsingle—phaseasynchronousmotorisanalysised．ThesimulationmodelofasynchronousmotorvectoriscreatedbasedontheMatlab／Simulinkenvironment．Themodeln—sesthePIDandtheinvertercontroldevicetochangethemotorspeed，throughamethodcalledAC—DC—ACinverter．Simula

4、tionresultsshowthat：whenK=2，=20，=0．1，thespeedisbetterspeedper—formance．Keywords：Matlab／Simulink；vectorcontrol；single-phaseasynchronousmotor；inverter；PIDcon—trol1er电压源型变频器开始，相继发展了电流源型，脉宽调0引言制等各种变频器。目前变频调速的主要方案有：交异步电机的变压变频调速系统一般简称为变频一交变频调速，交一直一交变频调速。该设计采用交一调速系统。由于在调速时转差功率不随转速而变直一交变频调速方式

5、，在Matlab／Simulink的环境下，化，调速范围宽，无论是高速还是低速时效率都较建立电机的矢量仿真模型，并对所得的参数及图像高，在采取一定的技术措施后能实现高动态性能，因进行分析、比较和优化。此应用面很广。1异步电动机的数学模型分析变频调速具有高效率、宽范围和高精度等特点，是目前运用最广泛且最有发展前途的调速方式。交三绕组单相电容电动机可以按性能要求专门设流电动机变频调速系统的种类很多，从早期提出的计。电动机定子上的三绕组可能是匝数各不相同的不对称绕组，也可以由三相异步电动机改装而成，或收稿日期：2010-01—08是将电动机设计成三、单相电源均可通用，这

6、时电动基金项目：甘肃省自然科学基金项目(0803RJZAO15)机定子的三绕组是匝数相等的对称三相绕组。对于作者简介：姜香菊(1979)，女，讲师，硕士，主要研究方向为智能控制、模式识别等。三相异步电动机改装而成的三绕组单相电容运转电·50·业仪表与自动化装置2010年第5期动机来说，其电磁性能的分析方法与l二相异步电动问隔的变化，由于电机的速度变化比电磁量的变化机由单相电源供电时的情况相同。速度慢许多，可以认为速度是不变的。1．1坐标系上的电压方程式和转矩方程用定子电流i和转子电流叩表示转子磁链在坐标系上的异步电动机的电压方程式可以用有：复数向量定子电压u、定子

7、电流i、转子电流i2=，

8、il+L2i2(2)表示为电机的电压方程式变为如下形式：㈣=即)(1)()=R,+LpL_m，JLf2RR2(3)瓦[f]：MlUj『上l；lL1t,／3；￡212“+Jt213；p—(微分算子)；为转子角速度；R为电阻；，J为电式中：Lo--—LIL2L,~z感；下标in表示定子与转子之问的互感；下标1为L2定子侧的量；下标2为转子侧的量。电机的电磁转矩为：由于在矢量控制中着眼于转子磁链米控制电机，=I2xi2l=I1×2l(4)的定子电流，状态方程式中选择定子电流和转子磁链作为状态变量。式中：×表示复数向量的～外积。由式(1)可以看出

9、，在Og—