电力电子与电力传动10班.docx

《电力电子与电力传动10班.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、三相异步电动机矢量控制系统建模与MATLAB仿真介绍Three-phaseasynchronousmotorvectorcontrolsystemmodelingandsimulationofMATLABIntroduction姓名：周义勇学号：专业：电力电子与电力传动指导老师：成绩：摘要：对交流电机的三相静止坐标系、两相静止坐标系以及两相旋转坐标之间的坐标变换进行详细的理论推导与分析，建立了相应的数学模型。并根据理论分析结果对利用MATLAB软件进行了仿真进行了简单介绍。关键词：矢量控制；坐标变

2、换；建模；Matlab仿真引言众所周知，晶闸管供电的直流电流电动机双闭环调速系统具有优良的静、动态调速特性，其根本原因在于作为控制对象的他励直流电动机电磁转矩能容易而灵活地进行控制。作为变频调速系统的控制对象交流电动机是否可以模仿直流电动机转矩控制规律而加以控制呢？于1971年德国学者Blaschke等人首先提出的矢量变换控制实现了这种控制思想。矢量变换控制成功地解决了交流电动机电磁转矩的有效控制，像直流调速系统一样，实现了交流电动机的磁通和转矩分别独立控制，从而使交流电动机变频调速系统具有了直流

3、调速系统的全部优点。自20实际70年代至今，矢量控制理论及应用技术经历了三十多年的发展和实践，形成了当今在工业生产中得到普遍应用的高性能的交流调速系统。用数学方法将交流电机这个高阶、多变量、强耦合、非线性的复杂模型进行简化，是交流电机矢量控制的前提和基础。异步电机在三相静止坐标系下的数学模型是一组复杂的非线性方程，定、转子绕组之间的偶合关系随转子位置而变化，造成电感参数时变。为了便于分析求解和应用，需要对此模型进行简化处理，其工具就是坐标变换。一、三相异步电动机矢量坐标变换原理由于是用空间矢量来描

4、述异步电动机坐标系，因此所实行的坐标变换称为矢量坐标变换。1、三相电机等效变换原则所谓等效变换，就是在变换矩阵在矢量坐标变换前后，应遵守变换前后所产生的旋转磁场等效不变、电机功率和损耗不变。2、三相电机坐标系建立及变换思想（1）三种坐标系的建立异步电动机定子中有三相对称绕组通入三相对称交流电（A-B-C），以三相电流为轴线，彼此互差120゜，构成一个三相静止坐标系。数学上，平面矢量可用两相直角坐标来描述，所以在定子坐标系中定义一个两相直角坐标系—静止坐标系，它的轴与A轴重合，轴超前轴90゜。同步

5、旋转坐标系的M轴固定在磁链矢量上，T轴超前M轴90゜，该坐标系和磁链矢量一起在空间以同步角速度旋转。（2）三相电机坐标系等效变换思想对于定子：三相对称绕组（）通入三相对称电流（）产生圆形旋转磁场于三相静止坐标系→两相对称绕组（）通入两相对称电流（）产生圆形旋转磁场于静止坐标系→两相对称绕组(）通入两相对称电流（）产生圆形旋转磁场于同步旋转坐标系。对于转子：与定子不同，由于转子三相绕组在旋转过程中产生三相对称电流形成圆形旋转磁场于三相旋转坐标系→两相对称绕组（）产生两相对称电流（）形成圆形旋转磁场于

6、旋转坐标系→两相对称绕组（）产生两相对称电流（）形成圆形旋转磁场于静止坐标系→两相对称绕组(）产生两相对称电流（）形成圆形旋转磁场于同步旋转坐标系。（3）变换矩阵按照变换前后总功率不变产生的合成磁动势相等，匝数比为,变换矩阵为：两相正交坐标系变换到三相坐标系：考虑到：，有：旋转正交变换为：静止两相正交坐标系到旋转正交坐标系的变换阵为：因此也有：旋转正交坐标系到静止两相正交坐标系的变换阵为：二、三相异步电动机在不同坐标系上的数学模型首先建立三相异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型，然后通过三相到两

7、相矢量坐标变换，将静止坐标系上的三相数学模型变为静止坐标上的两相数学模型，再通过矢量旋转坐标变换，最终将静止坐标系上的两相数学模型变换为同步旋转坐标系上的两相数学模型，以实现将非线性、强耦合的异步电动机数学模型简化成线性、解耦的数学模型。1、三相静止轴系的基本方程图2-1表示一个定、转子绕组为星形链接的三相对称异步电动机的物理模型。图2-1三相异步电动机物理模型磁链方程：异步电动机每个绕组的磁链是它本身的自感磁链和其它绕组对它的互感磁链之和。其中：、、、、、表示各相绕组的全磁链；、、、、、表示定子

8、、转子相电流的瞬时值，表示定子各相自感，表示转子各相自感。电压平衡方程写成矩阵形式：转矩方程为：1、两相静止轴系上的数学模型通过相变换可以将三相异步电动机在三相静止轴系上的电压方程变换到两相静止轴系上的电压方程，其目的是简化模型及获得常参数的电压方程。静止轴系中的对称三相异步电动机的电压方程式为:对于鼠笼型电机的转子是短路的，对于绕线式异步电动机来说，用在变频调速中，其转子也是短路的，因而。电机的电磁转矩为机械输出功率处以转子机械角速度，得到三相异步电动机在轴系上的电磁转矩方程为：