异步电机控制策略

学习总结
姓名：余现飞
近期学习进展Hale Waihona Puke Baidu
一、异步电机控制策略学习 二、仿真实验 三、转子磁链电流数学模型
后期计划安排
一、异步电机控制策略学习
基本概念
当前异步电机控制策略主要有恒压频比控制、转差频率控制、矢量控制、直接转矩控制。 1、恒压频比控制 恒压频比控制就是保证定子电压与交流电供电频率比值保持恒定的一种控制方式，这种控 制方式控制方法简单，但作为一种开环控制方式，控制精度低，动态响应较差，一般用于 动稳态性能要求都不高的调速系统。 2、转差频率控制 通过计算电机转差，并与电机的实际速度之和作为变频器的给定输入，类似于在恒压频比 控制的基础之上增加了转速闭环的一种控制方法，该方法同样控制简单，但无法对电机转 矩实行高性能的控制，转矩利用率低，调速性能较差。 3、矢量控制 将检测到的电机定子三相电流通过坐标变换转换为两个解耦的两个分量即转矩分量和励磁 分量，将异步电机等效为直流电机进行控制，实现与直流电机同等的控制效果。 4、直接转矩控制 利用转矩偏差和定子磁链幅值偏差的正负符号，根据当前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实现对电磁转矩和定子磁链的实时跟踪控制。省去了矢量控制 所要进行的复杂的坐标变换，方法简单，动态性能较好，但依赖于对定子磁链的估计的准 确性，而且在低速时动态效果较差。
三、转子磁链电流数学模型
1.转子磁链的电流模型
（1）在 坐标系下计算转子磁链的电流模型
由实测的三相定子电流通过3/2变换得到静止的亮相政教坐标系上的电流 sa 、 轴上的分量 和 i ，再利用坐标系中的数学模型计算转子磁链在 s

i
dr Lm 1 r r is dt Tr Tr
二、仿真实验
1、无速度传感器矢量控制系统仿真 2、转差频率控制的矢量控制技术 3、转速开环控制的交流异步电机仿真
无速度传感器矢量控制系统仿真
在矢量控制系统中，为了实现转速的闭环控制和磁场定向，电动 机的转速检测是必不可缺的一个环节，从电机的数学模型可以看 出 ，电动机的转速实际是可以有计算得到的，它克服了以往有 速度传感器自身所带来的误差。所以无速度传感器成为交流控制 中重要的研究内容。无速度传感器的速度推算基本上都是在检测 出电动机电压、电流的基础之上，通过电动机数学模型和矢量控 制方法来推算电动机转速的。下面介绍通过采用模型参考自适应 的速度推算方法的矢量控制系统。 电动机转速计算公式
K I * * r K P r r r r S
其中 、 为按电压方程计算的转子磁链； r 、 r 为按电流方程计算的转子磁链
* r
* r


转速推算模块
无速度传感器的矢量控制系统仿真模型
二、转差频率控制的矢量控制
dr
然后采用直角坐标-极坐标变换，就可以得到转子磁链矢量的幅值 r 和空间位置ψ
Lm 1 r r is dt T Tr
2 r
r
2 r
r sin r
cos
r r
1）在 mt 坐标系下计算转子磁链的电流模型
Lm dr 1 r ism dt Tr Tr
Lm 1 ist Tr r
后期计划安排
1、接手dsp硬件 2、异步电机控制算法，分数阶控制、滑模控制，神经网络控制。
该调速系统转速采用转差频率控制，即电机的定子角频率w1由 转子角频率w和转差角频率ws组成，这样在转速变化时，定子电 流频率始终能够随着转子的实际转速同步升降，使转速调节的更 为平滑。
三、转速开环控制的交流异步电机仿真
恒压频比控制是在基频以下控制，即在基频以下保持电动机气隙磁通基本恒定的控 制方式。在恒定负载时，电动机在变频调速时转差率基本不变，机械特性较硬，具 有良好的调速性能。但如果频率过低，定子阻抗压降占得比重过大就难以保证气隙 磁通不便电动机的最大转速就会随着频率的下降而下降。其仿真模型如下