异步电机矢量控制仿真

异步电机矢量控制变频调速系统的Simulink仿真研究

应电机磁场定向的控制原理” 和美国ＰＣＣｓａ．．ｕｔｎ与Ａ．ＣａｋｍＡ．ｌｒ
理有一个更加清晰的认识，对矢量控制变频调速系统的性能有更加直观的感受。
良好性。
关键词：矢量控制
Ｓｍｌｋ变频调速ｉｕｉｎ
仿真
［中图分类号］Ｔ７３Ｔ３３［Ｎ７；Ｍ４＇文献标志码］Ａ［文章编号］１０００—３８（０１００４０８６２１）５— ０８— ４
ＳｉｌｔｎＳｕｙｏｈｃｏｎｒｌｄＶａｉｂｅＦｅｕｎｙｍｕａｉｔｄｆｔｅＶｅｔｒＣｏｔｏｌｒｌｒｑｅｃｏｅａＤｒｅｏＶｃｒｎｕｃｉｅＢａｅｎＳｉｕｉｋｉｓｆｒＡｓｎｈＯＯｓＭａｈｎｓｄｏｍｌｖｎ
摘
要：在分析异步电机矢量控制原理和矢量控制变频调速系统结构的基础上，利用Ｓｍｌｋ和ＰＢ工具箱中的库元件，立了异步ｉｕｉｎＳ建电机矢量控制调速系统的仿真模型并进行了仿真实验。仿真结果验证了该模型的有效性和矢量控制调速系统动静态性能的
ＷｅＸａｇｎｉｉｎｌｉＺｏｉｕＮｎｎａｈｕＱｈａｉｇｊｂｏｕ．
（．ｏｌｅｆＥｅｔｃｌｎｎｏｍｔｎＥｇｎｅｉｇＬｎｈｕＵｉｒｔｅｈｏｏｙＬｎｈｕＧｎｕ７０５，ｈｎ；１ＣｌｇｌｒａｄＩｒａｉｎｉｒ，ａｚｏｎｅｉｏＴｃｎｌ，ａｚｏａｓ３００Ｃｉａｅｏｃｉａｆｏｅｎｖｓｙｆｇ２ＫｙＬｂｒｔｒｄａｃｄＣｎｒｌｏｕｔａｒｃｓｎＧｎｕＰｏｉｅＬｎｈｕＧｎｕ７０５，Ｃｉａ．ｅａｏａｏｏｖｎｅｏｔｆｒｎｓｌｏｅａｓｒｖｃ，ｚｏａｓ３００ｈｎ；ｙｆＡｏＩｄｒＰｓｉｉｎａ

运动控制系统课程设计异步电机矢量控制Matlab仿真实验

目录1 异步电动机矢量控制原理 (2)2 坐标变换 (3)2.1 坐标变换基本思路 (3)2.2 三相——两相坐标系变换（3/2变换） (4)2.3 旋转变换 (5)3 转子磁链计算 (6)4 矢量控制系统设计 (7)4.1 矢量控制系统的电流闭环控制方式思想 (7)4.2 MATLAB系统仿真系统设计 (8)4.3 PI调节器设计 (9)5 仿真结果 (10)5.1 电机定子侧的电流仿真结果 (10)5.2 电机输出转矩仿真结果 (11)心得体会 (13)参考文献 (14)异步电机矢量控制Matlab 仿真实验1 异步电动机矢量控制原理矢量控制系统的基本思路是以产生相同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通过坐标变换等效成同步旋转坐标系上的直流电流,并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制,以达到直流电机的控制效果。

所谓矢量控制，就是通过矢量变换和按转子磁链定向，得到等效直流电动机模型，在按转子磁链定向坐标系中，用直流电动机的方法控制电磁转矩与磁链,然后将转子磁链定向坐标系中的控制量经变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。

其中等效的直流电动机模型如图1-1所示，在三相坐标系上的定子交流电流i A 、i B 、i C ，通过3/2变换可以等效成两相静止正交坐标系上的交流i sα和i sβ，再通过与转子磁链同步的旋转变换，可以等效成同步旋转正交坐标系上的直流电流i sm 和i st 。

图1-1 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型在三相坐标系上的定子交流电流,,A B C i i i ,通过3/2变换可以等效成两相静止正交坐标系上的交流s i α和s i β再通过与转子磁链同步的旋转变换，可以等效成同步旋转正交坐标系上的直流电流sm i 和st i 。

m 绕组相当于直流电动机的励磁绕组，sm i 相当于励磁电流，t 绕组相当于电枢绕组，st i 相当于与转矩成正比的电枢电流。

异步电动机矢量控制系统仿真研究

摘要：以异步电机矢量控制原理为基础，通过坐标变换和转子磁链位置计算，利用Ｍｔｂｉｕｎ构建一种异步电动机矢量控ａａ／ｍｌｋｌＳｉ制系统的模型。通过仿真不仅验证了模型的正确性，而且还为实际调速系统控制算法实现提供可靠的分析依据。关键词：矢量控制；异步电动机；Ｍｔｂｉｕｎａａ矩
分别独立控制，从而使交流电动
收稿日期：２１一ｌ～００１１２
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图１异步电动机矢量控制系统结构图
耳曩 — —— — — — —下尊碍
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Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｃｏｄｎｏｔｅｂａｉｒｎｉｌｓｏｎｕｔｎｍｏｏｅｔｒｃｎｒｌａｓｍｕａｉｎｍｏｅｆｓｅｄｏｈｎｎｒｔｒｕｅｎｃｒｉｇｔｈｓｃｐｉｃｐｅｆｉｄｃｉｔｒｖｅｏｏｔｏ，ｉｌｔｄｌｏｐｅｆｔｅｉｅｏｑａｄｏｏ
１言引
直流电动机调速系统具有优良的静、动态调
机具有了直流电动机的全部点。由于直轴和转子磁场重合，因此也称转子磁场定向控制。
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够容易而灵活地进行控制 ” 。。在１７年德国学者提出的矢量变换控制方９１法中，正交旋转坐标系的直轴励磁轴（与转子磁场重合，交Ｍ）轴为转矩轴（）Ｔ，转子磁场的交轴分量为零，电磁转矩的方程得

异步电机矢量控制系统仿真实现

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｖｅｃｔｏｒ — ｃｏｎｔｒｏｌａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｉｔｓｍａｔｈ —
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；ｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｍｌ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
１引言
异步电机作为交流传动系统中一个主要执行环节，其本身是一个高阶次、非线形、强耦合的多变量系
广泛认可的： ①忽略磁路饱和及铁耗，认为各绕组的自
感、互感都是线性的； ② 三相绕组对称，磁势沿气隙周围按正弦分布； ③ 不考虑温度和频率变化对电机的影
响。但是，即使在上述假设条件下，要分析和求解异步电机在ＡＢＣ坐标系上的数学模型依然是十分困难的。１９７１年，联邦德国的Ｆ．Ｂｌａｓｃｈｋｅ等人首先提出在
统，其动、静态性能相当复杂。在进行复杂的系统设计
时，采用计算机仿真的方法是十分有效和必要的。Ｍａｔｌａｂ是一种交互式仿真系统，特别适用于动态系统的建模和仿真。本文结合Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的特点，应用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模块库及在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下的电力系统仿真模块库（ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＢｌｏｃｋｓｅｔ），构造一种异步电机矢量控制系统的数学模型及仿真方法。通过可靠的仿真实验，说明该模型的正确性，为同类系统提供了一种有效、可靠的研究依据 … 。

基于Simulink／Powerlib交流异步电机矢量控制的仿真

发展及交流电机具有结构简单、维护方便、高容量、高效率等优点，特别是大规模集成电路和计算机控
制技术的发展，高性能交流调速系统应运而生，使交流变频和调速系统的应用越来越广泛【ｌ】。但由于交流电机的模型是一个高价、非线性、强耦合的多变量系统［２］以及电力传动系统的复杂性，使得对它的建模与仿真一直是研究的热点。目前，Ｍａｔｌａｂ逐渐发展成为一个集数值分析、图像处理、信号处理、数学建模、动态仿真等为一
成一个理想化的两极电机Ｊ。图１ｆａ）是三相交流异步电机在ＡＢＣ坐标系中的基本电机模型。其中定子三相对称绕组分别用、、Ｃ表示，转子三相对称绕组分别用ａ、ｂ、Ｃ表示，定子相与转子ａ相绕组轴线问的夹角为，定子绕组静止不动，转子绕
中图分类号：ＴＰ２７３文献标志码：Ａ
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＶｅｃｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌｏｆＡＣＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＢａｓｅｄｏｎＳｉｍｕｌｉｎｋ／Ｐｏｗｅｒｌｉｂ
Ｋｅｖｗｏｒｄｓ：ＡＣａｓｖｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；ｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌ；ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｍｏｄｕｌｅｂａｓｅ

异步电机矢量控制系统的设计及仿真研究

矢量控制运用的仿真框图如图１所示。它是整个系统中的一部分，以子系统的形式给出，由坐标变换、电流调节器
在定子电流的两个分量之间实现了解耦，ｉ唯一决定磁链ｉ则只影响转矩，与直流电机中的励磁电流和电枢电流
相对应，这样就大大简化了多变量强耦合的交流变频调速系
ｒｂｓｅｓｈｐｅｅｕａｏｎｅｃｒｅｔｅｌｔｒｏａｉｏａｅｔｒｃｎｒｌｕｅＰｏｔｏｌｒａｄｔｅｓｅｄｏｕｔｓ．Ｔｅｓｅｄｒｇｌｔｒａｄｔｕｒｎｇａｏｆｔｄｔｎｌｖｃｏｏｔｓ１ｎｒｌ，ｎｈｐｅｎｈｒｕｒｉｏｃｅｒｓｏｓｓｏｅｖｒｈｏｎｔｅｃｎｒｌｐｏｅｓｎｏｄｒｔｏｖｈｓｒｂｅ，ｗｅｐｏｏｅｅｉｎｍｅｈｄｏｅｐｎｅｆｎｏｅｓｏｔｉｈｏｔｒｃｓ．Ｉｒｅｏｓｌｅｔｅｅｐｏｌｍｓｔｏｒｐｓｄａｄｓｇｔｏｆｓｅｄｃｎｒｌｒｉｈｎｕｔｎｍｏｏｅｔｒｃｎｒｌｏｅｐｒｏｅｏｕｐｅｓｎｐｅｅｐｎｅｏｅｓｏｔｎｉ— ｐｅｏｔｌｎｔｅｉｄｃｉｔｒｖｃｏｏｔｏｒｔｕｐｓｆｓｐｒｓｉｇｓｅｄｒｓｏｓｖｒｈｏｎｏｅｏｆｈｉｄｃｉｎｍｏｏｅｔｒｃｎｒｌａｄｅｈｎｉｇｉｕｔｔｒｖｃｏｏｔｏｎｎａｃｎｍｍｕｉ．Ｔｅｉｄｃｉｎｍｏｏｓｄｆｌｒｎｅｅｔｒｃｎｒｌｔ — ｏｎｔｙｈｎｕｔｔｒｕｅｅｄｏｅｔｄｖｃｏｏｔｏａｏｉｉｏ

异步电机矢量控制研究与仿真

ｆＲ十ＬＰ一叫ＬＬ卅Ｐ一Ｌ１『Ｉ，，ＪＲ＋ＬＰ，Ｌ研ＬｍＰｌＬＰ－ｃｏｉＬ卅Ｒ，＋ＬＰ一Ｌ，
１０９Ｌ
０Ｌ
图２矢量控制系统仿真模型根据矢量控制概念利用Ｍａｔｌａｈ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件中电气系统模块Ｓｉｅ— ｒＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ对该系统进行了建模和仿真研究。按转子磁链定向仅仅实现了定子电流两个分量的解耦，电流的微分方程中仍存在非线性和交叉耦合。采用电流闭环控制，可有效抑制这一现象，使实际电流快速跟随给定值，异步电机矢量控制调速系统的仿真模型如图２所示。２．２主要子模块的构造与功能按转子磁链定向矢量控制是在三相坐标系上的定子交流电流ｉＡ、ｉ８、ｉｃ，通过３／２变换可以等效成两相静止正交坐标系上的交流电流ｉｉ，再通过与转子磁链同步的旋转变换，可以等效成同步旋转
正交坐标系。整个仿真模型由给定、调节器、反馈、电动机构成。２．２．１异步电机模块
ＬＰ
０Ｌ
Ｌ，Ｒ，＋Ｌ尸ｌ
（ｌＩ，ｓ０Ｌｍ０
ห้องสมุดไป่ตู้口
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ｌＬ０Ｌ，０ｌ０Ｌ０Ｌ
旋转变换数学模型为
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图３以一ｉ
为状态变量在坐标系中的动态结构图
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异步电机矢量控制系统的仿真建模与实现

ＺＵＹａＷＡＧＬＩｈｎ—ａ，Ｉｉ— ｎＨＯｕｎ，Ｎｉ，ＱＵＺｏｇｃｉＬｎｌｇＪｏ
（．ｈｔｅｅｔｉＥｇｎｅｉｇＩｓｉｔ，ｏｔｗｓＪａｔｎｎｖｒｉ，ｈｎｄ１０１Ｃｉａ１ＰｏｏｌｒｃｎｉｅｒｎｔｕｅＳｕｈｅｔｉｏｏｇＵｉｅｓｙＣｅｇｕ６０３，ｈｎ；ｃｎｔｔ２Ｅｉａｕ，ｏｔｗｅｔｉｏｏｇＵｎｖｒｉ，ｍｅ６４０，ｈｎ）．ｍｅＣｍｐｓＳｕｈｓａｔｎｉｅｓｔＥｉ１２０ＣｉａＪｙ
控制（矢量控制）的方法；建立了一种在转子坐标系下异步电机的矢量控制系统仿真模型；即仿真结果表明，基于矢量控制的方法能够实现对异步电机的解耦，即通过控制励磁电流分量和转矩电流分量的大小直接控制异步电机磁场和转矩，使交流异步电机获得和直流电机相媲关的
２１０２年第６期
文章编号：０９— ５２２１）６１５— ６１０２５（０２０ —０９０中图分类号：Ｐ９Ｔ３１文献标识码：Ａ
异步电机矢量控制系统的仿真建模与实现
周源，王黎，邱忠才，李金龙
（．西南交通大学光电工程研究所，成都６０３；２１１０１．西南交通大学峨嵋校区，峨嵋６４０）１２０
摘
要：异步电机矢量控制是在交流电机的双轴理论、机电能量转换和坐标变换理论的基础上

基于Simulink的异步电机矢量控制调速建模与仿真

交流调速的重要方向之一建立异步电机矢量控制系统一。
的仿真模型，能有效地节省控制系统的设计时间，时验及
证施加于系统的控制算法，时呵以利用计算机仿真的优同
越性，入扰动和参数变化，便观察系统在不同工况下加以的动静态特性。
ｃｎｒ１ｏｔｏ．Ｋｅｒｓａｙｃｒｎｕａｈｎ；ｅｔｒｃｎｒｌｓｍｕａｉｎｙｗｏｄ：ｓｎｈｏｏｓｍｃｉｅｖｃｏｏｔｏ；ｉｌｔｏ
矢量控制是在电机统一理论、电能量转换和坐标变机
换理论的基础上发展起来的一种先进的控制策略，现代是
根据矢量控制的基本概念，用ＭａｌｂＳｍｕｉｋ软利ｔ／ｉｌａｎ件中的电气系统模块ＳｍＰｗｅＳｓｅｉｏｒｙｔｍｓ对该系统进行ｒ建模和仿真研究。构建的异步电机矢量控制调速系统的仿真模型如图２所示。
图２系统总体模型结构图
２２主要子模块的构造与功能．
２２１逆变器模块．．逆变器模块由ＳｍＰｗｅＳｓｅ中的ＰｗｅＥｅｔｎｃｉｏｒｙｔｍｏｒｌｃｒｉｏ
库中的ＵｎｖｒａＢｉｇｉｅｓｌｒｄｅ模块构成，变器的输入ｐｌｅ逆ｕｓ端

基于SVPWM的异步电机矢量控制调速系统仿真

口应用实例口
０１０４５１～／，．８）．６× ０ｈ其可靠度函数为Ｒ（）ｈ。２ｔ：ｅ表２为译码单元、动单元的故障率表。驱
表２
仪器仪表用户
析，出了相应的数据，系统的可靠性工作提供理沦上的支给对持，但也存在不足之处：没有对单元模块的内部电路做出详并
仿真结果表明：系统不仪具有矢量控制调速系统的优越性能，该同时具
压基波最大幅值为直流侧电压，比正弦脉宽调制逆变器输这出电压高出１ ¨ 。５％
１矢量控制系统的电机方程
当选取转子磁通矢量作为同步速旋转两相坐标系的轴空间定向坐标时，即Ｍ轴系已沿转子磁场定向，时异步此电机的基本方程式如下： ¨
版社，９５１９．
６结束语
文章主要对信号调理电路的功能单元做出了叮靠性分
作者简介：李银龙（９１一）男，１８，桂林电子科技大学电子工程学院，主要研究方向：自动控制和测试计量技术及仪器。
收稿日期：０８— ３— ８８７）２００２（０７
［］１张毅刚，彭喜元，姜守达．自动测试系统．尔滨１业犬学出哈
版社，０１２０．
［］陆廷孝，２郑鹏洲，可靠性设计与分析．北京：国防工业出版社，
ｌ９５９．
［］杨为民，３可靠性－维修性－障性总论．北京：保国防工业出