第２７卷第６期增刊

２００６年６月

仪器仪表学报

ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ

Ｖ０１．Ｚ７ＮＯ。６Ｊｕｎ．２００６

基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ异步电机矢量控制系统仿真

刘

欢樊后世魏立峰

王健

（沈阳化工学院信息工程学院沈阳

１１０１４２）

摘要根据异步电机的模型，提出了一种异步电机矢量控制系统建模仿真方案，重点介绍了电机模型的建立，仿真结果证明了所建电机模型的正确性。关键词

异步电机矢量控制

Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ

Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄ

ｏｎ

Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ

Ｌｉｕ

（ＳｈｅｎｙａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ

ＨｕａｎＦａｎＨｏｕｓｈｉ

ＷｅｉＬｉｆｅｎｇＷａｎｇ

Ｊｉａｎ

ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１４２，Ｃｈｉｎａ）

ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄ

ｏｎ

ｔｈｅ

ｍｏｄｅｌｏｆｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍｏｔｏｒ，ａ

ｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ

ｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｉｎｄｕｃｔｉｏｎ

ｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｍｏｄｅｌｓｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒｉｓｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ。Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｃｏｎｆｉｒｍｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ

ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ

ｍｏｔｏｒ

ｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ

ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ

组，ｉ。相当于与转矩成正比的电枢电流。

１

引言

由于交流异步电机是一个高阶、非线性、多变量、强耦合的系统。数学模型比较复杂。对于其数学模型人们已经进行过大量的分析和研究。矢量变换控制理论的提出和成功应用开创了交流调速与直流调速相竞争的时代，为高性能的交流传动控制奠定了理论基础。本文根据ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ构造了一个矢量控制的交流电机矢量控制调速系统模型，并给出了仿真结果。

图１

异步电机坐标变换结构图

２异步电机矢量控制控制系统模型

如图１所示，在三相坐标系下的定子电流ｉ。、ｉ。、ｉ。通过３／ｚ变换得到两相静止坐标系下的交流电流ｉ。、ｉ。，再通过ＶＲ变换等效为同步旋转坐标系下的直流电流ｉ。、ｉ。。从内部看，经过３／２变换和矢量旋转变换，变成一台由ｉ。和ｉ，输入，由∞输出的直流电动机。３／２为三相一两相变换，ＶＲ为矢量旋转变换，甲为Ｍ轴与ａ轴（Ａ轴）的夹角），Ｍ绕组相当于直流电机的励磁绕组，ｉ。相当于励磁电流。Ｔ绕组相当于伪静止电枢绕

３基于Ｍａｔｌａｂ的交流异步电机模型的建立

这里利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ强大的仿真能力，建立交流异步电机控制系统的仿真模型。基于模块化思想，将控制系统分为几个功能模块：矢量控制模块、坐标变换模块、电流滞环控制模块、转矩计算模块和电压逆变器模块等，将这些模块有机组合，就可在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中搭建出交流异步电机系统的仿真模型。３．１矢量控制模块

矢量控制结构如图２所示。该模块实现的是交流

万方数据　

２０００

仪器仪表学报

第２７卷

电机的矢量控制方法，模块输入为转子参考磁链９７和参考转矩Ｔ：，输出为ｄｑ两相参考电流ｉ：、０和转差角０。其关系式可以参考式：

ｒ一丽Ｌｍ

ｉｄ。

㈩

Ｔｅ＊一ｎ。导∥ｉｄ＊

转葬频率：

∞一粤ｉｄ∞一丽ｈ

Ｔｒ＝一／Ｒ＝Ｌｒ／，

‘

（２）

经积分环节得到转差角０。

图４矢量控制结构图

３．２坐标变换模块

其主要功能是实现３／２相变换和２／３相变换。其中３／２相变换为式（３），如图３所示。２／３相变换可以通过矩阵变换得到。

图３

３／２相变换图

１

１

９

Ｃ３８／２

ｓ：＝

后

（３）

Ｏ

√３

２

３．３电流滞环控制模块

通过比较三相参考电流ｉ。’、ｉ。’、ｉ。‘和三相实际电流ｉ。、ｉ。、ｉ。来决定逆变器控制信号，如图４所示。当实际电流低于参考电流且偏差大于滞环比较器的环宽时，对应正向导通负向关断；当实际电流超过参考电流且偏差大于滞环比较器环宽时，对应相正向关断，负相导通。选择适当的滞环宽度，可实现电流不断跟踪参考电流的波形，实现电流闭环控制。

万　

方数据图４电流滞环控制模块结构图

３．４转矩计算模块

根据交流电机数学模型的转矩方程式，进行３／２变换，得到其电磁转矩计算方程式为：

Ｔ。一ｎ。导（ｉ。。 …… 此处隐藏：1858字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……