目录
第1章交流电机PLC控制工艺流程分析 (1)
1.1交流电机PLC控制过程描述 (1)
1.2交流电机PLC控制过程工艺分析 (1)
第2章交流电机PLC控制系统总体方案设计 (5)
2.1系统硬件组成 (5)
2.2控制方法分析 (5)
第3章交流电机PLC控制系统梯形图程序设计 (6)
3.1交流电机PLC控制系统程序流程图设计6
3.2 交流电机PLC控制系统程序设计思路 (11)
3.3 交流电机PLC控制系统控制过程 (11)
第4章交流电机PLC控制系统调试及结果分析 12
4.1 PLC控制工作过程的细节分析 (12)
4.2 交流电机PLC控制系统优点 (12)
课程设计心得 (13)
参考文献 (14)
附录.............................................................................................. 错误！未定义书签。
第1章交流电机PLC控制工艺流程分析
1.1交流电机PLC控制过程描述
PLC在三相异步电动机控制中的应用，与传统的继电器控制相比具有速度快，可靠性高，灵活性强，功能完善等优点。长期以来，PLC始终处于自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。本文设计了三相异步电动机的PLC控制电路，实现三相异步电动机的星三角启动、正反转点动、连续、定时等控制，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点，可作为高校学生学习PLC的控制技术的参考，也可作为工业电机的自动控制电路。
1.2交流电机PLC控制过程工艺分析
三相异步电动机接通电源，使电机的转子从静止状态到转子以一定速度稳定运行的过程称为电动机的起动过程。起动方法有直接起动和降压起动两种。
1.直接起动直接起动又称为全压起动，起动时，将电机的额定电压通过刀开关或接触器直接接到电动机的定子绕组上进行起动。直接起动最简单，不需附加的起动设备，起动时间短。只要电网容量允许，应尽量采用直接起动。但这种起动方法起动电流大，一般只允许小功率的三相异步电动机进行直接起动；对大功率的三相异步电动机，应采取降压起动，以限制起动电流。
2.降压起动通过起动设备将电机的额定电压降低后加到电动机的定子绕组上，以限制电机的起动电流，待电机的转速上升到稳定值时，再使定子绕组承受全压，从而使电机在额定电压下稳定运行，这种起动方法称为降压起动。
由于起动转矩与电源电压的平方成正比，所以当定子端电压下降时，起动转矩大大减小。这说明降压起动适用于起动转矩要求不高的场合，如果电机必须采用降压起动，则应轻载或空载起动。常用的降压起动方法有Y-△降压起动、自耦变压器降压起动、延边三角形减压启动、定子串电阻或电抗启动等。
此PLC控制系统选用大容量笼型异步电动机，这里用Y-△降压起动。
Y-△降压起动适用于电动机正常运行时接法为三角形的三相异步电动机。电
机起动时，定子绕组接成星形，起动完毕后，电动机切换为三角形。
图1-1 Y-△降压起动控制线路
图1-1是一个Y-△降压起动控制线路，起动时，电源开关QS闭合，控制电路先使得KM2闭合，电机星形起动，定子绕组由于采用了星形结构，其每相绕阻上承受的电压比正常接法时下降了。当电机转速上升到稳定值时，控制电路再控制KM1闭合，于是定子绕组换成三角形接法，电机开始稳定运行。定子绕组每相阻抗为|Z|，电源电压为U1，则采用△连接直接起动时的线电流为
采用Y连接降压起动时，每相绕组的线电流为
则
（1-1）
由式（1-1）可以看出，采用Y-△降压起动时，起动电流比直接起动时下降了1/3。电磁转矩与电源电压的平方成正比，由于电源电压下降了，所以起动转矩也减小了1/3。
以上分析表明，这种起动方法确实使电动机的起动电流减小了，但起动转矩也下降了，因此，这种起动方法是以牺牲起动转矩来减小起动电流的，只适用于允许轻载或空载起动的场合。
三相异步电动机脱离电源之后，由于惯性，电动机要经过一定的时间后才会慢慢停下来, 但有些生产机械要求能迅速而准确地停车，那么就要求对电动机进行制动控制。电动机的制动方法可以分为两大类：机械制动和电气制动。机械制动一般利用电磁抱闸的方法来实现；电气制动一般有能耗制动、反接制动和回馈发电制动三种方法。
1.能耗制动正常运行时，将QS闭合，电动机接三相交流电源起动运行。制动时，将QS断开，切断交流电源的连接，并将直流电源引入电机的V、W两相，在电机内部形成固定的磁场。电动机由于惯性仍然顺时针旋转，则转子绕阻作切割磁力线的运动，依据右手螺旋法则，转子绕组中将产生感应电流。又根据左手定则可以判断，电动机的转子将受到一个与其运动方向相反的电磁力的作用，由于该力矩与运动方向相反，称为制动力矩，该力矩使得电动机很快停转。制动过程中，电动机的动能全部转化成电能消耗在转子回路中，会引起电机发热，所以一般需要在制动回路串联一个大电阻，以减小制动电流。这种制动方法的特点是制动平稳，冲击小，耗能小，但需要直流电源，且制动时间较长，一般多用于起重提升设备及机床等生产机械中。
2.反接制动反接制动是指制动时，改变定子绕组任意两相的相序，使得电动机的旋转磁场换向，反向磁场与原来惯性旋转的转子之间相互作用，产生一个与转子转向相反的电磁转矩，迫使电动机的转速迅速下降，当转速接近零时，切断电机的电源，如图1-2所示。显然反接制动比能耗制动所用的时间要短。
(a) 接线图； (b) 原理图
图1-2反接制动示意图
正常运行时，接通KM1，电动机加顺序电源U—V—W起动运行。需要制动时，接通KM2，从图可以看出，电动机的定子绕组接逆序电源V—U—W，该电源产生一个反向的旋转磁场，由于惯性，电动机仍然顺时针旋转，这时转子感应电流的方向按右手螺旋法则可以判断，再根据左手定则判断转子的受力F。显然，转子会受到一个与其运动方向相反，而与新旋转磁场方向相同的制动力矩，使得电机的转速迅速降低。当转速接近零时，应切断反接电源，否则，电动机会
反方向起动。反接制动的优点是制动时间短，操作简单，但反接制动时，由于形成了反向磁场，所以使得转子的相对转速远大于同步转速，转差率大大增大，转子绕组中的感应电流很大，能耗也较大。为限制电流，一般在制动回路中串入大电阻。另外，反接制动时，制动转矩较大，会对生产机械造成一定的机械冲击，影响加工精度，通常用于一些频繁正反转且功率小于10 kW的小型生产机械中。
3.回馈发电制动回馈发电制动是指电动机转向不变的情况下，由于某种原因，使得电动机的转速大于同步转速，比如在起重机械下放重物、电动机车下坡时，都会出现这种情况，这时重物拖动转子，转速大于同步转速，转子相对于旋转磁场改变运动方向，转子感应电动势及转子电流也反向，于是转子受到制动力矩，使得重物匀速下降。此过程中电动机将势能转换为电能回馈给电网，所以称为回馈发电制动。
第2章交流电机PLC控制系统总体方案设计
2.1系统硬件组成
三相异步电动机由静止的定子和旋转的转子两个重要部分组成，定子和转子之间由气隙分开。图2-1为三相异步电动机结构示意图。
(a) 外形图； (b) 内部结构图
图2-1 三相异步电动机结构示意图
定子由定子铁心、定子绕组、机座和端盖等组成。机座的主要作用是用来支撑电机各部件，因此应有足够的机械强度和刚度，通常用铸铁制成。为了减少涡流和磁滞损耗，定子铁心用0.5 mm厚涂有绝缘漆的硅钢片叠成，铁心内圆周上有许多均匀分布的槽，槽内嵌放定子绕组，如图1-2所示。
图2-2 三相异步电动机的定子
转子由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子铁心也用0.5 mm厚硅钢片冲成转子冲片叠成圆柱形，压装在转轴上。其外围表面冲有凹槽，用以安放转子绕组。按转子绕组形式不同，可分为绕线式和鼠笼式两种。
2.2控制方法分析
图2-3为三相异步电动机工作原理示意图。为简单起见，图中用一对磁极来进行分析。
三相定子绕组中通入交流电后，便在空间产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子将作切割磁力线的运动而在其两端产生感应电动势，感应电动势的方向可根据右手螺旋法则来判断。由于转子本身为一闭合电路，所以在转子绕组中将产生感应电流，称为转子电流，电流方向与电动势的方向一致，即上面流出，下面流进。
图2-3 三相异步电动机工作原理图
转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用，其方向可由左手定则来判断，上面的转子导条受到向右的力的作用，下面的转子导条受到向左的力的作用。电磁力对转子的作用称为电磁转矩。在电磁转矩的作用下，转子就沿着顺时针方向转动起来，显然转子的转动方向与旋转磁场的转动方向一致。
第3章交流电机PLC控制系统梯形图程序设计
3.1交流电机PLC控制系统程序流程图设计
1、正反转、连续运行控制部分梯形图
2、星三角启动部分梯形图
3、控制系统总梯形图
图3-1 控制系统语句表
3.2 交流电机PLC控制系统程序设计思路
点动时按下按钮SB4或SB5使得电机正向或反向点动。
正向启动时按下按钮SB2，电机星三角启动，然后正向连续运行。同样，按下按钮SB3，电机星三角启动，然后反向连续运行。SB2与SB3进行按钮互锁，保证在不停车的前提下进行正反向的直接切换。
在电机运行过程的任意时刻，按下按钮SB6，通过时间继电器定时时间延迟后，电机停车。
3.3 交流电机PLC控制系统控制过程
按下按钮SB2（SB3），输入继电器X002（X003）常开触点闭合，输出继电器Y1（Y4）线圈接通并自锁，中间继电器KA1(KA4)得电吸合，控制接触器KM1(KM4)得电吸合。同时Y1(Y4)的动和触点闭合，输出继电器Y3线圈接通并自锁，中间继电器KA3得电吸合，此时接触器KM3得电吸合，同时Y3的动和触点闭合，时间继电器T1开始计时。电机在定子绕组星型连接下正(反)向运
转启动，到达时间继电器T1的设定时间后，输出继电器Y2线圈接通并自锁，中间继电器KA2得电吸合，此时接触器KM2得电吸合，同时输出继电器Y2动断触点断开，输出继电器Y3失电，接触器KM3失电断开，电机切换到定子绕组三角形连接实现全压正（反）向运行。
在任意时刻按下按钮SB6，输入继电器X006常开触点闭合，时间继电器T2得电开始计时并自锁。到达时间继电器T2设定的时间后，T2的常闭触点断开，输出继电器Y1线圈和输出继电器Y4线圈同时失电，电机停止运行。
按下按钮SB4（SB5），输入继电器X004（X005）常开触点闭合，中间继电器M1(M2线圈接通，M1(M2）的动和触点闭合，输出继电器Y1（Y4）线圈接通并自锁，中间继电器KA1(KA4)得电吸合，控制接触器KM1(KM4)得电吸合。松手后按钮SB4（SB5）自动复位，由于没有自锁环节，其所控制环节也相应复位，电机点动运行。
第4章交流电机PLC控制系统调试及结果分析
4.1 PLC控制工作过程的细节分析
1、在电机的连续运行控制中，进行按钮SB2和SB3的互锁，实现正转和反转的直接切换，而不需经过中间停车过程。
2、在电机的正反转控制回路中，分别串入中间继电器KA1和KA4的
常闭触点进行互锁，保证电机的可靠运行。
3、在定时控制回路串入中间继电器KA1和KA4的常开触点，保证只有在电机运行的情况下才可以进行定时停车，以免出现误操作，保证电机的可靠运行。
4、
4.2 交流电机PLC控制系统优点
本文设计就对三相异步电动机的正反转控制，星三角起动等系统进行了设计，还有其它的像制动和调速控制在这里我就不再设计，主电路都是一样的，就控制电路有一点小差异，使用PLC控制三相异步电动机有很多好处的：不易老化，设备简单，结构合理，便于控制价格便宜等，三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是要来产生旋转磁场的。
我们知道，在相电源与相之间是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也相差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化时同步的。旋转磁场的转速为n=60t/p 式中f为电源效率，P是磁场的磁极对数，n的单位是：每分钟转数，根据此式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用的电源频率有关，用PLC控制三相异步电动机也需要对电动机的属性和旋转方式有所了解，这样才能控制好三相异步电动
机的方向和特性，不至于使用不当使电动机损坏，电动机的频率一定要符合要求。
课程设计心得
这次实习是对我们自身所学知识的一次检验和考核，也是对我们动手操作能力和创新思维能力的一次训练，本次PLC控制系统课程设计，培养识图、设计、安装、调试仪表的能力。
这次的实习让我们增加了自己控制系统设计能力，也让我们在一步步的探索中培养了解决问题的能力，任何事情只有一步步的探索才能最终发现解决问题的方法。也学习了组态王软件的使用，用学会了一个专业软件。经过此次课程设计的学习，使我对PLC设计与调试有了更深层次的理解，对PLC控制理论有了更加系统的认识。
通过学习，使我们对三相交流电机的PLC控制理论有了初步的系统了解。这些知识不仅在课堂上有效，对以后的过程控制的学习有很大的指导意义，也对自己的学习能力是个很大的锻炼。只有把自己所学知识应用于实践，才能够使我们真正成为切实掌握自动控制原理与PLC控制系统的真正人才。
参考文献
[1] 许顺隆，徐朝阳.轻松学电机.北京：中国电力出版社，2008
[2] 曹祥.机床电气控制技术.北京：国防工业出版社，2009.1
[3] 孙余凯，吴鸣山.电器控制与PLC应用.北京：电子工业出版社，2006.6
[4] 郭晓波.可编程序控制器教程.北京：北京航空航天大学出版社，2007.9
[5] 黄净.电气控制与可编程序控制器.北京：机械工业出版社，2009.1
三相异步电动机启动控制原理图 1、三相异步电动机的点动控制 点动正转控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路。所谓点动控制是指：按下按钮，电动机就得电运转；松开按钮，电动机就失电停转。 典型的三相异步电动机的点动控制电气原理图如图3-1(a)所示。点动正转控制线路是由转换开关QS、熔断器FU、启动按钮SB、接触器KM及电动机M组成。其中以转换开关QS作电源隔离开关，熔断器FU作短路保护，按钮SB控制接触器KM的线圈得电、失电，接触器KM的主触头控制电动机M的启动与停止。 点动控制原理：当电动机需要点动时，先合上转换开关QS，此时电动机M尚未接通电源。按下启动按钮SB，接触器KM的线圈得电，带动接触器KM的三对主触头闭合，电动机M便接通电源启动运转。当电动机需要停转时，只要松开启动按钮SB，使接触器KM的线圈失电，带动接触器KM的三对主触头恢复断开，电动机M失电停转。在生产实际应用
中，电动机的点动控制电路使用非常广泛，把启动按钮SB换成压力接点、限位节点、水位接点等，就可以实现各种各样的自动控制电路，控制小型电动机的自动运行。 2.三相异步电动机的自锁控制 三相异步电动机的自锁控制线路如图3-2所示，和点动控制的主电路大致相同，但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1，在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触头。接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转，而且还有一个重要的特点，就是具有欠压和失压保护作用。它主要由按钮开关SB（起停电动机使用）、交流接触器KM （用做接通和切断电动机的电源以及失压和欠压保护等）、热继电器（用做电动机的过载保护）等组成。 欠压保护：“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。“欠压保护”是指当线路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源电压停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。因为当线路电压下降时，电动机的转矩随之减小，电动机的转速也随之降低，从而使电动机的工作电流增大，影响电动机的正常运行，电压下降严重时还会引起“堵转”（即 电动机接通电源但不转动）的现象，以致损坏电动机。采用接触器自锁正转控制线路就可避免电动机欠压运行，这是因为当线路电压下降到一定值（一般指低于额定电压85%以下）时， 接触器线圈两端的电压也同样下降到一定值，从而使接触器线圈磁通减弱，产生的电磁吸力减小。当电磁吸力减小到小于反作用弹簧的拉力时，动铁心被迫释放，带动主触头、自锁触头同时断开，自动切断主电路和控制电路，电动机失电停转，达到欠压保护的目的。
浅析交流伺服电机的矢量控制 伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）关于交流电机的矢量控制技术，有很多论文与各种文章介绍。但多用难解的公式与坐标来记述，如果没有扎实的数学和控制等理论基础的话，相信大家有同感比较难理解。日笃君尽量用简单易懂的图解与计算来聊聊电机的构造，静止坐标与旋转坐标的变化，矢量控制，伺服控制等电机驱动技术。 在聊控制之前，为了更好理解控制，我们先来看看电机的构造。实时应用的电机构造很复杂，但可以简单的理解成：电机由装在里面的转子与装在外面的定子构成（也有相反的电机），转子里面一般放入永久磁石，定子里面一般缠绕铜线。然后在中间插入中轴来带动驱动物体。 电机技术经过百年的发展，形成了如上的各种分类。电机上使用的磁石属于稀有金属，产量主要分布在中国，近年由于稀土材料的价格高腾，工业界正在积极研究如何减少稀土的使用量，保持性能的同时降低产品成本，是企业也更是工程师永远的课题。如今实际应用中，同步电机得到广泛的采用。 同步电机又以磁石所装入的部位，主要分类为SPM（表面磁石）和IPM（内部磁石）： SPM电机由于控制简单，早起被工业界所采用，但是这种电机由于磁石装在转子的表面，所以可以利用的动力主要来源于自身的表面磁石。 IPM电机由于可以利用磁石与磁石周围励磁的动力，产生高密度的能量，而且可以通过构造的工夫减少稀土的使用量，所以今年得到更广泛的应用。 下面进入正题，聊聊交流电机的控制问题。
交流电机控制技术I I课程期末试卷A卷标准答案 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020
交流电机控制技术I复习题A 一、判断题 1. 间接变频装置的中间直流环节采用大电感滤波的属于电压源变频装置。（） 2. 恒磁通变频调速协调控制原则是U/f为常数（） 3. 异步电动机矢量控制中，MT坐标系的电磁量是直流量。（） 4. 在矢量控制中以定子A轴为参考轴的坐标系是dq坐标系。（） 5. 交交变频器输出电压频率与输入电网电压的频率相同。（） 6. 交-交变频器的最大输出频率是50Hz。（） 7. 规则采样法的采样区间是等宽的（） 8. 串联二极管的电流型逆变器换流中的尖峰电压出现在二极管换流时刻（） 9. 在选择逆变器的开关器件时，可以不考虑元件承受反压的时间。（） 10. 交直交变频器是直接变频器。（） 二、选择题 从（A）、（B）、（C）、（D）中选择正确的答案，填入下面各题的（）中：1. 变频技术中正弦脉冲宽度调制的英文缩写是（） A．PIC B. IPM C. SPWM D. GTR 2．基频以下变频调速时为了维持最大转矩恒定，在较低频率时应适当提高（）。 A.定子电流 B.定子电压 C. 电源频率 D. 电机转速
3. 由D触发器构建的环形分配器，如果在任意时刻都有2个Q端输出1，则可得到宽（）的六路脉冲输出。 A.120° B. 180° C. 150° D. 不确定 4. 对变频器调速系统的调试工作应遵循先（）的一般规律。 A、先空载、后轻载、再重载 B、先轻载、后空载、再重载 C、先重载、后轻载、再空载 D、先轻载、后重载、再空载 5. 120°导电型的三相桥式逆变电路的换流是在（）之间进行的。 A. 相邻相的上桥臂或者下桥臂 B. 相邻相的上下桥臂 C. 同一相的上下桥臂 D. 不确定桥臂 6. 电流型变频器带异步电动机在电动状态下运行时，变频器的逆变器处于（）状态。 A. 空载 B.逆变 C.截止 D.无法确定 7.变频调速系统控制单元通过（）得到控制脉冲的高低电平。 A. 锁相环 B. 比较器 C. 函数发生器 D. 极性鉴别器 8.电流型变频器带动异步电动机可以四象限运行，如果运行在第2象限则逆变器处于（）状态。 A. 电动 B. 逆变 C. 整流 D. 截止 9. 交交变频器工作时，正、反两组变流器交替工作。如果输出电压电流相位差大于90°，说明电动机工作在（）状态。 A. 电动 B. 制动 C.空载 D.额定 10. 在变频调速中，若在额定频率以上调时，当频率上调时，电压 （）。 A、上调 B、下降 C、不变 D、不一定
目录 第1章交流电机PLC控制工艺流程分析 (1) 1.1交流电机PLC控制过程描述 (1) 1.2交流电机PLC控制过程工艺分析 (1) 第2章交流电机PLC控制系统总体方案设计 (5) 2.1系统硬件组成 (5) 2.2控制方法分析 (5) 第3章交流电机PLC控制系统梯形图程序设计 (6) 3.1交流电机PLC控制系统程序流程图设计6 3.2 交流电机PLC控制系统程序设计思路 (11) 3.3 交流电机PLC控制系统控制过程 (11) 第4章交流电机PLC控制系统调试及结果分析 12 4.1 PLC控制工作过程的细节分析 (12) 4.2 交流电机PLC控制系统优点 (12) 课程设计心得 (13) 参考文献 (14) 附录.............................................................................................. 错误！未定义书签。
第1章交流电机PLC控制工艺流程分析 1.1交流电机PLC控制过程描述 PLC在三相异步电动机控制中的应用，与传统的继电器控制相比具有速度快，可靠性高，灵活性强，功能完善等优点。长期以来，PLC始终处于自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。本文设计了三相异步电动机的PLC控制电路，实现三相异步电动机的星三角启动、正反转点动、连续、定时等控制，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点，可作为高校学生学习PLC的控制技术的参考，也可作为工业电机的自动控制电路。 1.2交流电机PLC控制过程工艺分析 三相异步电动机接通电源，使电机的转子从静止状态到转子以一定速度稳定运行的过程称为电动机的起动过程。起动方法有直接起动和降压起动两种。 1.直接起动直接起动又称为全压起动，起动时，将电机的额定电压通过刀开关或接触器直接接到电动机的定子绕组上进行起动。直接起动最简单，不需附加的起动设备，起动时间短。只要电网容量允许，应尽量采用直接起动。但这种起动方法起动电流大，一般只允许小功率的三相异步电动机进行直接起动；对大功率的三相异步电动机，应采取降压起动，以限制起动电流。 2.降压起动通过起动设备将电机的额定电压降低后加到电动机的定子绕组上，以限制电机的起动电流，待电机的转速上升到稳定值时，再使定子绕组承受全压，从而使电机在额定电压下稳定运行，这种起动方法称为降压起动。 由于起动转矩与电源电压的平方成正比，所以当定子端电压下降时，起动转矩大大减小。这说明降压起动适用于起动转矩要求不高的场合，如果电机必须采用降压起动，则应轻载或空载起动。常用的降压起动方法有Y-△降压起动、自耦变压器降压起动、延边三角形减压启动、定子串电阻或电抗启动等。 此PLC控制系统选用大容量笼型异步电动机，这里用Y-△降压起动。 Y-△降压起动适用于电动机正常运行时接法为三角形的三相异步电动机。电
异步电动机矢量控制系统仿真 1.异步电机矢量控制系统的原理及其仿真 1.1 异步电动机矢量控制原理 异步电机矢量变换控制系统和直接转矩控制系统都是目前已经获得使用的高性能异步电机调速系统，对比直接转矩控制系统，矢量变换系统有可以连续控制，调速范围宽的优点，因此矢量变换控制系统为现代交流调速的重要方向之一。 本文采用的是转子磁场间接定向电流控制型交流异步电机矢量控制系统[1]，如图1所示。 图1矢量变换控制系统仿真原理图 如果把转子磁链方向按空间旋转坐标系的M轴方向定向，则可得到按转子磁场方式定向下的三相鼠笼式异步电动机的矢量控制方程。 （1） （2） （3） （4）
（5） 上列各式中，是转子励磁电流参考值；是转差角频率给定值；是定子电流的励磁分量；是定子电流的转矩分量；是定子频率输入角频率； 是转子速度；是转子磁场定向角度；是转子时间常数；和分别是电机互感和转子自感。 图4所示控制系统中给定转速和实际电机转速相比较，误差信号送入转速调节器，经转速调节器作用产生给定转矩信号，电机的激磁电流给定信号根据电机实际转速由弱磁控制单元产生，再利用式（1）产生定子电流激磁分量给定信号，定子电流转矩分量给定信号则根据式（2）所示的电机电磁转矩表达式生成。、和转子时间常数Lr一起产生转差频率信号，和ωr相加生成转子磁场频率给定信号，对积分则得到转子磁场空间角度给定信号。和经坐标旋转和2/3相变换产生定子三相电流给定信号、和，和定子三相电流实测信号、和相比较，由滞环控制器产生逆变器所需的三相PWM信号。 1.2 异步电机转差型矢量控制系统建模 在MATLAB/SIMULINK环境下利用电气系统模块库中的元件搭建交流异步电机转差型矢量控制系统[2]，电流控制变频模型如图2所示。 图2 电流控制变频模型图 整个仿真图由电气系统模块库中的元件搭建组成，元件的直观连接和实际的主电路相像似，其中主要包括：速度给定环节，PI速度调节器、坐标变换模块、
《运动控制系统》课程设计学院： 班级： 姓名： 学号： 日期： 成绩：
感应电机矢量控制系统的仿真 摘要：本文先分析了异步电机的数学模型和坐标变换以及矢量控制基本原理，然后利用Matlab /Simulink软件进行感应电机的矢量控制系统的仿真。采用模块化的思想分别建立了交流异步电机模块、逆变器模块、矢量控制器模块、坐标变换模块、磁链观测器模块、速度调节模块、电流滞环PWM调节器，再进行功能模块的有机整合，构成了按转子磁场定向的异步电机矢量控制系统仿真模型。仿真结果表明了该系统转速动态响应快、稳态静差小、抗负载扰动能力强，验证了交流电机矢量控制的可行性和有效性。 关键词：异步电机；坐标变换；矢量控制；Simulink仿真 一、异步电机的动态数学模 型和坐标变换 异步电机的动态数学模型是一个 高阶、非线性、强耦合的多变量系统， 异步电机的数学模型由下述电压方 程、磁链方程、转矩方程和运动方程 组成。 电压方程： 礠链方程： 转矩方程： 运动方程： 异步电机的数学模型比较复杂， 坐标变换的目的就是要简化数学模 型。异步电机数学模型是建立在三相 静止的ABC坐标系上的，如果把它变 换到两相坐标系上，由于两相坐标轴 互相垂直，两相绕组之间没有磁的耦 合，仅此一点，就会使数学模型简单 了许多。 （1）三相--两相变换（3/2变换） 在三相静止绕组A、B、C和两相 静止绕组a、b 之间的变换，或称三相 静止坐标系和两相静止坐标系间的变 换，简称 3/2 变换。 （2）两相—两相旋转变换（2s/2r变 换） 从两相静止坐标系到两相旋转坐 标系 M、T 变换称作两相—两相旋转 变换，简称 2s/2r 变换，其中 s 表 示静止，r 表示旋转。
电力拖动课程结题报告 题目：异步电机的矢量控制系统 班级：K0312417 姓名：罗开元 学号：K031241723 老师：郎建勋老师 2015年 6月 22 日
前言 异步电机的矢量控制设计及仿真在矢量控制技术出现之前，交流调速系统多为V / f 比值恒定控制方法，又常称为标量控制。采用这种方法在低速及动态（如加减速）、加减负载等情况时，系统表现出明显的缺陷，所以交流调速系统的稳定性、启动、低速时的转矩动态相应都不如直流调速系统。随着电力电子技术的发展，交流异步电机控制技术全面从标量控制转向了矢量控制，采用矢量控制的交流电机完全可以和直流电机的控制效果相媲美，甚至超过直流调速系统。 矢量变换控制(以下简称VC)技术的诞生和发展为现代交流调速技术的发展提供了理论基础。交流电动机是一个多变量、非线性、强耦合的被控对象，采用了参数重构和状态重构的现代控制理论概念可以实现交流电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解耦，实现了将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程。这就使得交流调速系统的动态性能得到了显著的改善和提高，从而使交流调速最终取代直流调速系统成为可能。实践证明，采用矢量控制方法的交流调速系统的优越性高于直流调速系统。矢量控制原理的出现也促进了其它控制方法的产生，如多变量解耦控制等方法。 七十年代初期，西门子公司的F .Blashke 和W .Flotor 提出了“感应电机磁场定向的控制原理”，通过矢量旋转变换和转子磁场定向，将定子电流按转子磁链空间方向分解成为励磁分量和转矩分量，这样就可以达到对交流电机的磁链和电流分别控制的目的,得到了类似于直流电机的模型,然后模拟直流电机进行控制，可以获得良好的静、动态调速性能。本文分析异步电机的数学模型及矢量控制原理的基础上, 利Matlab/Simulink 中SimPowerSystems 模块,采用模块化的思想分别建立了交流异步电机模块、矢量控制器模块、坐标变换模块、磁链调节器模块、速度调节模块, 再进行功能模块的有机整合, 构成了按转子磁场定向的异步 电机矢量控制系统仿真模型。仿真结果表明该系统转速动态响应快、稳态静差小、抗负载扰动能力强, 验证了交流电机矢量控制的可行性、有效性。 1.异步电机的 VC 原理 1.1 坐标变换 坐标变换的目的是将交流电动机的物理模型变换成类似直流电动机的模式，这样变换后，分析和控制交流电动机就可以大大简化。以产生同样的旋转磁动势为准则，在三相坐标 系上的定子交流电机A i 、B i 、C i ，通过3/2变换可以等效成两相静止坐标系上的交流电流 α i 和 β i ，再通过同步旋转变换，可以等效成同步旋转坐标系上的直流电流 d i 和q i 。如果观察 者站到铁心上与坐标系一起旋转，他所看到的就好像是一台直流电动机。 把上述等效关系用结构图的形式画出来，得到图l 。从整体上看，输人为A ，B ，C 三相电压，输出为转速ω，是一台异步电动机。从结构图内部看，经过3／2变换和按转子磁链
东北大学继续教育学院 交流电机控制技术II 试卷（作业考核线上2）A 卷（共6 页） 一、判断题（20分）正确用√表示，错误用X表示，请将判断结果填入各题的（）中： 1. 间接变频装置的中间直流环节采用大电感滤波的属于电压源变频装置。（X） 2. 恒磁通变频调速协调控制原则是U/f为常数（√） 3. 异步电动机矢量控制中，MT坐标系的电磁量是直流量。（√） 4. 在矢量控制中以转子a轴为参考轴的坐标系是dq坐标系。（X） 5. 在SPWM的正弦参考信号中加入3次谐波后，可以拓宽线性控制范围（X） 6. 交-交变频器的最大输出频率是50Hz。（X） 7. 规则采样法的采样区间是等宽的（√） 8. 串联二极管的电流型逆变器换流中的尖峰电压与负载漏抗有关（√） 9. 在选择逆变器的开关器件时，可以不考虑元件承受反压的时间。（X） 10. 交直交变频器是直接变频器。（√） 11.按照VT1~VT6顺序导通逆变器主开关为三相异步电动机提供变频电源，ABC三相的下桥臂开关编号分别是VT2、VT3、VT6。（X） 12.变频调速时，在基频以下通常采用恒磁通变频调速，其协调控制原则为U/f等于常数。（X） 等于常数。（√） 13.恒功率变频调速，其协调控制原则为 14.基频以下调速时为了维持最大转矩恒定，在频率较低时应适当提高转子电压。（X） 15.变频器按变换的环节分为交—交变频器和交—直—交变频器。（√） 16.变频器按直流环节储能元件不同分为电流型变频器和电压型变频器。（√） 17.矢量控制理论中涉及的三个主要坐标系分别是ABC 、αβ 和 MT ；其中ABC和αβ
是静止坐标系。（ X ） 18.通过坐标变换将定子电流分解为两个相互独立的量，其中为1T i 磁场分量； 1M i 为转矩分量，可以实现解耦控制。（ X ） 19.在矢量控制理论中将三相坐标系下的三个时间变量写成2[()()()]A A B C x k x t ax t a x t =++形式的空间矢量,是以任意x 轴为参考轴的空间矢量表达式。（ X ） 20.三相坐标系下，空间矢量a A j x x e θ-=是以转子a 轴为参考轴的空间矢量表达式。（ X ） 二、选择题（20分）请将正确答案填入各题的（）中： 1. 变频技术中智能功率模块的英文缩写是（ B ） A ．PIC B. IPM C. SPWM D. GTR 2．基频以下变频调速时为了维持最大转矩恒定，在较低频率时应适当提高（ B ）。 A.定子电流 B.定子电压 C. 电源频率 D. 电机转速 3. 由D 触发器构建的环形分配器，如果在任意时刻都有三个Q 端输出1，则可得到宽（ B ）的六路脉冲输出。 A.120° B. 180° C. 150° D. 不确定 4. 对变频器调速系统的调试工作应遵循先（ A ）的一般规律。 A 、先空载、后轻载、再重载 B 、先轻载、后空载、再重载 C 、先重载、后轻载、再空载 D 、先轻载、后重载、再空载 5. 180°导电型的三相桥式逆变电路的换流是在（ C ）之间进行的。 A. 相邻相的上桥臂或者下桥臂 B. 相邻相的上下桥臂 C. 同一相的上下桥臂 D. 不确定桥臂 6. 电流型变频器带异步电动机在电动状态下运行时，变频器的逆变器处于（ B ）状态。 A. 空载 B.逆变 C.截止 D.无法确定 7.变频调速系统控制单元通过（ B ）得到控制脉冲的高低电平。 A. 锁相环 B. 比较器 C. 函数发生器 D. 极性鉴别器 8. 磁场轨迹法采用相邻电压矢量作为辅助矢量，在主矢量u(561)转换为主矢量u(612)以前，采用（ A ）作为辅助矢量。
科蒂斯交流电机控制器参数表 科蒂斯交流电机控制器参数表 编程参数 通过CURTIS 1311手持编程器或1314编程站，可以为此交流控制器进行参数设置。通过这些参数设置可以使客户对车辆的性能进行客户化的设置，从而满足用户特定的应用需求。对于编程器的操作，请参考附表C。 编程菜单 编程参数被分类并且按级别集中显示在菜单中，详见表格3。 电机响应调节 电机响应的特性调整可以通过速度控制或扭矩控制来实现。它取决于具体的应用需要。CURTIS 控制器提供以下调整模式： 简化版速度模式 速度模式 扭矩模式 简化版的速度模式减少了一些参数的设置，从而方便了用户调节，它适应大部分应用需求。 速度模式，包括简化版的速度模式，适用于加速器输入控制电机速度输出的应用。 扭矩模式适用于加速器输入控制电机扭矩输出的应用。 注意：扭矩控制和速度控制不可以同时选择。例如：如果您已经选择了速度或简化版速度模式，而之后您去调整扭矩控制参数，这些新调整的参数并不会产生效果。 请参照以下参数列表。 CURTIS INSTRUMENTS (CHINA) CO., LTD. CONTROL MODE SELECT …P27 0. SPEED MODE EXPRESS…P28 Max Speed…..最大速度 Kp 比例控制 Ki 积分控制 Accel Rate 加速调整 Decel Rate 减速调整 Brake Rate 刹车调整 Pump Enable 泵使能 1. SPEED MODE MENU Speed Controller Max Speed 最大速度 Kp 速度比例控制 Ki 速度积分比例（设定速度与实际速度对比） Vel Feedforward 速度前馈 Kvff 低速负载匹配（改善低速时加速器反应） Build Rate Kvff 启动的时间 Release Rate Kvff结束的时间
交流电机控制技术I复习 一、判断题 1?间接变频装置的中间直流环节采用大电感滤波的属于电压源变频装置。 （X） 2.恒磁通变频调速协调控制原则是U/f为常数（J） 3.异步电动机矢量控制中，MT坐标系的电磁量是直流量。（V ） 4.在矢量控制中以定子A轴为参考轴的坐标系是dq坐标系。（X ） 5.交交变频器输出电压频率与输入电网电压的频率相同。（X ） 6.交-交变频器的最大输出频率是50Hzo （X ） 7.规则采样法的采样区间是等宽的（V ） 8.在矢量控制理论中ABC和a B是静止坐标系，MT是旋转坐标系。（J） 9.矢量控制采用的是转子磁场定向的控制方法。（V ） 10.180°导电型的三相桥式逆变电路在任意区间有3只开关管同时导通. （J） 二、选择题 从（A）、（B）、（C）、（D）中选择正确的答案，填入下面各题的（）中： 1.变频技术中正弦脉冲宽度调制的英文缩写是（C ） A. PIC B. IPM C. SPWM D. GTR 2.基频以下变频调速时为了维持最大转矩恒定，在较低频率时应适当提高 （B ）。 A.定子电流 B.定子电压 C.电源频率 D.电机转速 3.I1ID触发器构建的环形分配器，如果在任意时刻都有2个Q端输出1,则可得到宽（A ）的六路脉冲输出。 A. 120° B. 180° C. 150° D.不确定 4.对变频器调速系统的调试工作应遵循先（A ）的一般规律。
A、先空载、后轻载、再重载 B、先轻载、后空载、再重载 C、先重载、后轻载、再空载 D、先轻载、后重载、再空载 5.120°导电型的三相桥式逆变电路的换流是在（A ）之间进行的。 A.相邻相的上桥臂或者下桥臂 B.相邻相的上下桥臂 C.同一相的上下桥臂 D.不确定桥臂 6.电流型变频器带异步电动机在电动状态下运行时，变频器的逆变器处于（B ）状态。 A.空载 B.逆变 C.截止 D.无法确定 7.变频调速系统控制单元通过（B ）得到控制脉冲的高低电平。 A.锁相环 B.比较器 C.函数发生器 D.极性鉴别器 二常数时，称为（C ）调制方式。 A.异步 B.分级异步 C.同步 D.不能确定 9.谐波消除法就是适当安排开关角，在满足输出（B ）的条件下，消除不希望有的谐波分量。 A.基波电流 B.基波电压 C.基波频率 D.基波相位 10.余弦交截法就是用一系列余弦同步（C ）波和模拟量基准电压波的交点去决定整流器中相应晶闸管的控制角的方法。 A.电流 B.频率 C.相位 D.电压 三、填空题 1.按照VTPVT6顺序导通逆变器主开关为三相异步电动机提供变频电源，ABC三 相的下桥臂开关编号分别是（VT4 ）, （VT6 ）, （VT2 ）。 2.变频调速时，在（基频）以下通常釆用恒磁通变频调速，其协调控制原则为 U/f等于（常数）；在（基频）以上一般采用恒功率变频调速，其协调控制原则为（U/Jf ）等于常数。基频以下调速时为了维持最大转矩恒定，在频率较低时应适当提高（定子电压）。 3.变频器按变换的环节分为（交一交变频器）和（交
实训一三相异步电动机接触器点动控制 实训一三相异步电动机接触器点动控制 一、训练目的 1．通过观察实物，熟悉按钮和接触器的结构和使用方法。 2．通过实践，掌握具有短路保护的点动控制电路安装接线与检测方法。 3．掌握使用万用表检查电路的方法。 代号名称型号、规格数量备注QS 低压断路器DZ108-20/10-F 1个 FU1 螺旋式保险丝RL1-15/3A 3个 FU2 直插式保险丝RT14-20 2个 KM 交流接触器LC1-D0610Q5N 1个 SB 按钮开关LAY16 黑色1个按钮开关盒2位1个 M 三相鼠笼式异步电动机WDJ26（380V/△）1台 XT 端子排JF5-2.5 10位 三、电气原理 点动控制电路中，电动机的启 动、停止，是通过手动按下或松开 按钮来实现的，电动机的运行时间 较短，无需过载保护装置。控制电 路如图2-1所示，合上电源开关 QS，只要按下点动按钮SB，使接 触器KM线圈得电吸合，KM主触点 闭合，电动机即可起动；当手松开 按钮SB时，KM线圈失电，而使其 主触点分开，切断电动机M的电 源，电动机即停止转动。 PE为电动机保护接地线。 四、安装与接线 点动控制的各电器安装位置如图2-2所示。 图2-3为点动控制的电气接线图。 具体实施安装时，原理图、位置图、接线图应一并 使用，相互参照。在通电试车前，应仔细检查各线端连图1-2 图1-1 点动控制电气原理图
接是否正确、可靠，并用万用表的欧姆档检查控制回路是否短路或开路（按下起动控制按钮时，控制电路的两端电阻应为吸引线圈的直流电阻）、主电路有无开路或短路等。 图1-3 点动控制电路接线图
基于MATLAB交流异步电机矢量控制系统建 模与仿真 摘要：在分析异步电机的数学模型及矢量控制原理的基础上,利用MATLAB，采用模块化的思想分别建立了交流异步电机模块、逆变器模块、矢量控制器模块、坐标变换模块、磁链观测器模块、速度调节模块、电流滞环PWM调节器,再进行功能模块的有机整合,构成了按转子磁场定向的异步电机矢量控制系统仿真模型。仿真结果表明该系统转速动态响应快、稳态静差小、抗负载扰动能力强,验证了交流电机矢量控制的可行性、有效性。 关键词：交流异步电机，矢量控制，MATLAB 一、引言 交流电动机由于动态数学模型的复杂性，其静态和动态性能并不是很理想。因此在上世纪前期需要调速的场合下采用的都是直流电动机，但是直流电动机结构上存在着自身难以克服的缺点，导致人们对交流调速越来越重视。从最初的恒压频比控制到现在的直接转矩控制和矢量控制，性能越来越优良，甚至可以和直流电机的性能相媲美。 本文研究交流异步电机矢量控制调速系统的建模与仿真。利用MATLAB中的电气系统模块构建异步电机矢量控制仿真模型,并对其动、静态性能进行仿真试验。仿真试验结果验证了矢量控制方法的有效性、可行性。 二、交流异步电机的矢量控制原理 矢量控制基本思想是根据坐标变换理论将交流电机两个在时间相位上正交 的交流分量，转换为空间上正交的两个直流分量，从而把交流电机定子电流分解成励磁分量和转矩分量两个独立的直流控制量,分别实现对电机磁通和转矩的控制,然后再通过坐标变换将两个独立的直流控制量还原为交流时变量来控制交流电机,实现了像直流电机那样独立控制磁通和转矩的目的。 由于交流异步电机在A-B-C坐标系下的数学模型比较复杂,需要通过两次坐标变换来简化交流异步电机的数学模型。一次是三相静止坐标系和两相静止坐标系
交流电机控制技术作图题交流电机控制技术的发展与展望引言与直流电机相比，交流电动机是多变量，强耦和的非线形系统，要实现良好的转矩控制非常困难。20世纪70年代德国工程师F.Blaschke首先提出异步电动机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。1985年，德国的Depenbrock教授提出了异步电动机直接转矩控制方法。近年来，矢量控制和直接转矩控制技术不断发展，且有各自不同的应用领域。随着现代控制理论和电子技术的发展，各种控制方法和器件不断出现。 矢量控制技术的现状与展望 矢量控制新技术 磁通的快速控制：在直接磁场定向矢量控制异步电动机变频调速系统中，利用磁链预测值进行磁通快速控制的方法。 参数辨识和调节器自整定：基于模型参考自适应算法的一惯性系统及二惯性系统转动惯量参数的辨识方法。
非线性自抗扰控制器：在异步电动机系统的动态方程中，用自抗扰控制器取代经典PID控制器进行控制。 矩阵式变换器：一种适用于矩阵式变换器驱动异步电动机调速系统的组合控制策略，同时实现了矩阵式变换器的空间矢量调制和异步电动机的直接磁场定向矢量控制。 矢量控制技术的发展 矢量采用高速电动机控制专用DSP、嵌入式实时软件操作系统，开发更实用的转子磁场定向方法和精确的磁通观测器，使变频器获得高起动转矩、高过载能力，将是未来矢量控制技术的重要发展方向。无速度传感器的交流异步电动机驱动系统和永磁电动机驱动系统控 制也是开发热点之一。永磁电动机驱动系统由于它的高效、高功率因数、高可靠性而得到越来越多的关注。无刷电动机的无位置传感器控制和正弦波电流控制，在应用方面已趋成熟。开关磁阻电动机在许多领域应用也取得了很多进展。
(单选题) 1: 根据电压矢量和磁链矢量的关系，在直接转矩控制中，定子磁链顶点的轨迹沿着（）的方向运动。 A: 逆时针 B: 顺时针 C: 电压矢量 D: 与电压矢量相反 正确答案： (单选题) 2: 180°导电型的三相桥式逆变电路在任意区间有（）只开关管同时导通。A: 1 B: 2 C: 3 D: 4 正确答案： (单选题) 3: A: 任意x轴 B: 定子A轴 C: 同步旋转轴 D: 转子a轴 正确答案： (单选题) 4: 电压型逆变器180°导电型开关比120°导电型开关的（）。 A: 输出电压有效值低 B: 输出电压有效值高 C: 输出频率高 D: 输出频率低 正确答案： (单选题) 5: 交交变频器无环流工作方式，在进行组间换组时，为了防止短路事故（）。A: 不应该设置死区 B: 应该设置死区 C: AB都不行 D: 设不设无所谓 正确答案： (单选题) 6: 交交变频器工作时如果输出正电压、负电流，说明当前（）处在截止状态。 A: 正组 B: 反组 C: 整流器 D: 逆变器 正确答案： (单选题) 7: 180°导电型的三相桥式逆变电路在任意区间有（）只开关管同时导通。A: 1 B: 2 C: 3 D: 4 正确答案：
(单选题) 8: 在SPWM变频调速系统中，用（）单元实现U/f协调控制。 A: 绝对值运算器 B: 极性鉴别器 C: 函数发生器 D: 比较器 正确答案： (单选题) 9: 直接转矩控制系统在电磁转矩控制中采用了零电压矢量是为了（）。A: 减小定子电流 B: 减小转矩脉动 C: 降低电压 D: 降低转速 正确答案： (单选题) 10: 任意空间矢量在某一坐标轴上的投影等于这个空间矢量的分量在这个轴上的（）。 A: 投影 B: x分量投影 C: y分量投影 D: 投影的代数和 正确答案： (判断题) 1: 直接转矩控制是直接分析交流电动机的模型，控制电动机的磁链和转矩。( ) A: 错误 B: 正确 正确答案： (判断题) 2: 基频以下变频调速在较低频率下应适当提高电磁转矩。（） A: 错误 B: 正确 正确答案： (判断题) 3: 带辅助晶闸管的电压逆变器的主开关关断与辅助开关动作无关。（） A: 错误 B: 正确 正确答案： (判断题) 4: 任意空间矢量在任意一坐标轴上的投影等于这个空间矢量的分量。（）A: 错误 B: 正确 正确答案： (判断题) 5: 恒磁通恒最大转矩变频调速协调控制原则是E/f为常数（） A: 错误 B: 正确 正确答案： (判断题) 6: 当电动机空载时，元件换流时间最长。（） A: 错误 B: 正确 正确答案：
交流异步电动机的矢量控制系统设计原理 本文主要利用电机矢量控制系统原理，提出了一种异步电机矢量控制系统及其控制策略总体设计方案，采用Simulink工具构建了矢量变频调速系统数学模型，详细介绍了各个子模块的构建方法和功能。通过仿真可得系统的动态及稳态性能，表明系统具有较高的响应能力和鲁棒性，为矢量控制技术提供了一种前期检验方法和研究手段。 0引言 异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，矢量控制是电机控制系统的一种先进控制方法，由于其交流调速时的优越性被广泛应用到异步电机调速系统中。基于Simulink的交流异步电机仿真可以验证系统设计方案的有效性，在实验室应用过程中可能遇到系统设计难题。 本文以双闭环矢量控制系统为研究对象，在Simu-link中进行仿真来验证控制系统的有效性。通过分析仿真结果得到矢量控制系统的动静态特性，从而证实了本设计方案的可行性。 1矢量控制原理 矢量控制系统，简称VC系统，坐标变换是核心思想。矢量控制的基本思想是以产生同样的旋转磁动势为准则，将异步电动机在静止三相坐标系上的定子交流电流等效成两相静止坐标系上的交流电流，在通过坐标旋转变换将其等效成同步旋转坐标系上的直流电流，等效过程中实现磁通和转矩的解耦控制，达到直流电机的控制效果，得到直流电动机的控制量。便可将三相异步电动机等效为直流电动机来控制，获得与直流调速系统接近的动、静态性能。 矢量控制中矢量变换包括三相-两相变换和同步旋转变换，将d轴沿着转子总磁链矢量φr的方向称为M轴，将q轴逆时针转90°，即垂直于矢量φr的方向称为T轴，经过变换电压-电流方程改写为式（1），磁链方程为式（2）：
交流电机控制器使用说明书 SQ-02系列 威海同泰赛维电子科技有限公司地址：高技术产业开发区科技路188号电话：0631－5690236传真：0631－5695057 网址：https://www.doczj.com/doc/0f9948943.html,
一、基本功能 SQ-02型交流电机控制器是针对平面磨床工作台的横向进给电动机设计的，其基本特点如下： 1、采用先进的单片机作为控制中心，精度高，调节方便； 2、兼有手动连续进给和自动点动进给功能； 3、“手动开关”接通时，电机连续进给，直到该开关断开为止； 4、“自动开关”点动闭合（约10MS）时，延时TDELAY时间，电 机自动进给TADJ时间后自动关闭. 5、设有TADJ时间设定拨码开关,可按要求设置进给时间. 6、控制精度高（TADJ时间控制精度达1MS）、调节方便、性能可靠、 安装调试方便。 7、面板设置状态指示灯,可以准确指示工作状态,并可根据指示灯 的状态排除一些简单故障. 二、技术参数 1、控制器电源电压：AC220V±10% 2、电动机输入电压：AC 220V～380V 3、最大输出电流：AC 1A 4、点动动作时间TADJ：0～200MS～500MS～1000MS～1500MS 5、点动延时时间TDELAY：0～500MS 三、安装、调试与维修 1、对交流电动机的要求 1.1电气参数与控制器相匹配
1.2线圈内部无匝间短路及开路现象 1.3用500v兆欧表测量，电动机对地绝缘电阻应不低于1MQ 2、接线及调整方法（参见外接线图，端子号码印于面板上） 2.1接线方法：该控制器用于控制三相220V交流电机 1＃2＃3#：外接47K电位器： 4＃5＃：接手动开关： 5＃6＃：接自动开关： 7＃8＃：接两相AC220v输入； 9＃10＃：接负载电机的两相（有一根交流220v相线不经控制器直接进入负载电机）； 11#:接线端子. 注意:如果点动动作时间TADJ调节方向反,请把调节电位器的1#3#线调换. 2.2外形及安装尺寸
实验九交流电动机的基本控制 一、实验目的 1.掌握按照电气原理图进行继电接触控制电路实际安装接线的基本方法。 2.掌握电动机直接起、停控制电路的工作原理与接线方法。 3.掌握电动机既能点动又能连续运行的控制线路的工作原理与接线方法。 4.掌握电动机正、反转控制线路的工作原理与接线方法。 5.掌握电动机异地控制的工作原理与接线方法。 6.学会分析、排除继电接触控制线路故障的方法。 二、实验任务（建议学时：2学时） 基本实验任务 1. 分析图9.1所示的电动机直接起、停控制的电路，按照实验原理中给出的电路完成电路的接线。 2. 分析图9.2所示的电动机既能点动又能连续运行控制的电路，按照实验原理中给出的电路完成电路的接线。 3. 分析图9.3（b）所示的电气互锁的电动机正、反转控制的电路，按照实验原理中给出的电路完成电路的接线。 4. 分析图9.3（c）所示的机械和电气双重互锁的电动机正、反转控制的电路，按照实验原理中给出的电路完成电路的接线。 （二）扩展实验任务 1. 设计电动机异地控制的电路，实现由两地控制一台电动机，在任一地都可以起动和停止电动机。 2. 根据自行设计的电路图完成电路的接线。 三、基本实验条件 1．三相异步电动机1台 2．自动空气开关1只 3．熔断器3只 4．交流接触器2只 5．热继电器3只 6．按钮3只 四、实验原理 （一）基本实验任务 1. 三相异步电动机直接起、停控制电路如图9.1所示。 主电路是从三相电源端点L1，L2，L3引出，经过电源开关Q，三相熔断器FU、接触器三对主触点KM以及热继电器FR的热元件接到电动机。 控制电路由交流接触器KM的线圈以及启动按钮SB2、停止按钮SB1、热继电器FR的常闭触点以及接触器KM的辅助触点组成。
交流电机驱动技术 贝加莱工业自动化有限公司 何新峰 1. 目前交流电机一般数字控制系统的构成及各部分的功能介绍 交流电机的一般数字控制系统是指以工业计算机为核心，控制对象为各种交流电机的开环或闭环的控制系统。一般情况下为了提高交流电机的控制精度和动态特性我们均采用闭环控制的方式。 针对交流电机的不同类型，目前已经典型应用的控制系统有以下几种： 同步电机控制系统，异步电机控制系统，开关磁阻电机控制系统等。虽然不同的控制方式控制原理不同，但是系统的构成和各部分的功能基本一致。 1) 电源系统 电源系统是指将输入系统的动力电源转换成用于驱动交流电机的直流或交流电源，根据实际控制方式的不同，一般可以分为“交直交”电压源型逆变电路，“交直交”电流源型逆变电路，“交交”型变频电路以及泵电源电路等。图1是“交直交”电压源型电源系统的典型电路，如果将并联的滤波电容去掉，在直流侧串联一个大滤波电感则为“交直交”电流源型电路。 图1 2) 微处理器板 微处理器是用来实现交流电机各种数字控制算法的硬件平台。主要组成如下： a) CPU，通常根据系统的复杂程度选择通用单片机或专用的DSP芯片 b) RAM，ROM，EPROM，CPU外围驱动芯片组 c) 实时钟，通讯接口 d) 总线系统，用来连接主机板和各种外围系统支持板，接口板等。主要有STD总线， 工业PC总线，VME总线等 e) 在实时内核上运行的各种控制算法（U/F控制，矢量控制，直接转矩控制，无速度 传感器控制等）
3) 功率开关器件 功率开关器件通过根据来自微处理器板的控制信号控制大功率输出器件的关断和导通，来实现对交流电机的输出电流和电压的控制。根据控制方式的不同，其输出方式由方波输出逐渐发展到PWM输出或SPWM输出。开关器件也由原来的GTR，MOSFET，发展到IGBT，IPM等。参见下面的典型IGBT逆变输出电路。 图2 4) 接口和外围设备 接口和外围设备主要用来连接外部的输入装置和数字控制系统的各种数字量，模拟量等被控量的反馈信号。 a) 数字输入输出接口，主要分为并行输入输出接口扩展和串行输入输出接口扩展，主 要用来扩展系统外部存储器和数字量的输入输出。 b) 模拟量输入输出接口，主要分为数/模转换器和模/数转换器。来自微处理器的数字 量控制信号经过D/A转换成模拟量信号输出到外围控制部件，同样系统外部的各 种传感器信号（电压，电流，温度等）也经过A/D转换成数字量信号经过总线系 统传送到CPU中进行相应的控制。 c) 通信接口，主要分为并行通信和同步或异步串行通信。使用通信接口可以将多个处 理器系统连接起来实现故障诊断，软件监控，多台交流电机联动控制等功能。 d) 键盘与显示接口，用来实现人机交互。 5) 信号检测及处理 采用闭环控制的数字控制系统必须实时检测被控对象的各个参变量，然后反馈给主CPU。交流电机的主要检测物理量为，电机电枢温度，定子电流，电子电压，电机转速，电机位置等。 a) 电流检测主要采用采样电阻法，电流互感器法和霍尔元件检测法。 b) 电压检测主要采用电阻分压法，电压互感器法和霍尔传感器法 c) 温度检测主要采用热电阻和热开关继电器等元件 d) 电机位置和速度检测主要采用测速电机和位置编码器等反馈形式。其中位置编码器 可以根据实际使用的要求分别选用旋转编码器，光电编码器等多种类型。
三相交流电动机SVPWM开环调速控制程序 .equ __30F6010, 1 .include "C:\Program Files\Microchip\MPLAB ASM30 Suite\Support\inc\p30f6010.inc" .global __reset .global __PWMInterrupt .global __DefaultInterrupt config __FOSC, CSW_FSCM_OFF & XT_PLL4 config __FWDT, WDT_OFF config __FBORPOR, PBOR_ON & BORV_27 & PWRT_16 & MCLR_EN config __FGS, CODE_PROT_OFF .bss temp: .space 2 set_f: .space 2 f_omega: .space 2 omega: .space 2 set_v: .space 2 max_v: .space 2 t_sample: .space 2 theta_h: .space 2 theta_l: .space 2 theta_r: .space 2 theta_m: .space 2 theta_i: .space 2 ss: .space 2 sc: .space 2 sin_indx: .space 2 sin_end: .space 2 sin_theta: .space 2 cos_theta: .space 2 ua: .space 2 ub: .space 2 theta_s: .space 2 sector: .space 2 theta_90: .space 2 theta_180: .space 2 theta_270: .space 2 theta_360: .space 2 t1_period: .space 2 cmp_1: .space 2 cmp_2: .space 2 cmp_0: .space 2 first_tog: .space 2 sec_tog: .space 2 .text