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。

太原理工大学毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：异步电动机转差频率间接矢量控制matlab 仿真一、 毕业设计（论文）基本要求：1．掌握异步电动机工作的基本原理及相关数学模型。

2．能用转差频率的控制方法实现异步电动机的交流调速。

3．能用matlab 软件对所研究的调速系统进行仿真。

4．独立完成毕业设计。

．独立完成毕业设计。

二、毕业设计（论文）主要内容：1.1.转差频率控制的基本原理和方法。

转差频率控制的基本原理和方法。

转差频率控制的基本原理和方法。

2.2.异步电动机数学模型的建立和矢量控制原理。

异步电动机数学模型的建立和矢量控制原理。

异步电动机数学模型的建立和矢量控制原理。

3.3.对异步电动机的转差频率间接矢量控制系统仿真。

对异步电动机的转差频率间接矢量控制系统仿真。

对异步电动机的转差频率间接矢量控制系统仿真。

三、学生应交出设计文件（论文）毕业设计论文一本四、 毕业设计（论文）原始数据及资料：电机额定有功2238n P =W ，额定电压n U =220V ，额定频，额定频率率n f =50HZ ,定子电阻s R =0.435W，定子漏感1s L =0.002H ,转子电阻r R ¢=0.816W ，转子漏感1r L ¢=0.002H ，电机定转子互感m L =0.069H ，电机转动惯量J =20.089K g m ×,摩擦系数摩擦系数0. 05 N F m s =××,电机极对数2p =。

五、主要参考文献（资料）：[1][1]陈伯时．电力拖动自动控制系统陈伯时．电力拖动自动控制系统陈伯时．电力拖动自动控制系统 [ [M ]．北京：机械工业出版社，．北京：机械工业出版社，200320032003．． [2][2]王兆安，黄俊．电力电子技术王兆安，黄俊．电力电子技术王兆安，黄俊．电力电子技术[[M ]．北京：机械工业出版社，．北京：机械工业出版社，200020002000．． [3][3]汤蕴璆，史乃汤蕴璆，史乃汤蕴璆，史乃..电机学电机学[[M ]．北京：机械工业出版社，．北京：机械工业出版社，2001. 2001.[4][4]洪乃刚．电力电子和电力拖动控制系统的洪乃刚．电力电子和电力拖动控制系统的洪乃刚．电力电子和电力拖动控制系统的 MATLAB MATLAB MATLAB 仿真仿真仿真[[M]．北京：机械工业出社，2006.[5][5]周渊深．交直流调速系统与周渊深．交直流调速系统与周渊深．交直流调速系统与 MA TLAB 仿真[M]．北京：中国电力出版社，．北京：中国电力出版社，200420042004．． [6][6]刘军华．转差率控制的异步电动机调速系统的设计刘军华．转差率控制的异步电动机调速系统的设计[J ]．电气传动．．电气传动．2008,38 (5)2008,38 (5)2008,38 (5)．． [7][7]彭伟发．彭伟发．VVVF 交流调速系统的仿真与DSP 实现实现[[J ]. 枣庄学院学报枣庄学院学报. 2009, 26(2). . 2009, 26(2).专业班级专业班级 电气0707 学生学生 赖旬阳赖旬阳设计（论文）工作起止日期设计（论文）工作起止日期 20011年3月～20011年6月 指导教师签字指导教师签字 日期日期 专业（系）主任签字专业（系）主任签字 日期日期异步电动机转差频率间接矢量控制matlab 仿真摘要本文基于本文基于 MA TLAB 对异步电动机转差频率控制调速系统进行仿真研究。

基于MatlabSimulink的异步电机矢量控制系统仿真一、本文概述随着电力电子技术和控制理论的不断发展，异步电机矢量控制系统已成为现代电机控制领域的重要分支。

该系统通过精确控制异步电机的磁通和转矩，实现了对电机的高效、稳定和动态性能的优化。

Matlab/Simulink作为一种强大的仿真工具，为异步电机矢量控制系统的研究和设计提供了便捷的平台。

本文旨在探讨基于Matlab/Simulink的异步电机矢量控制系统仿真方法。

文章将简要介绍异步电机矢量控制的基本原理和关键技术，包括空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术、转子磁链观测技术以及矢量控制策略等。

详细阐述如何利用Matlab/Simulink搭建异步电机矢量控制系统的仿真模型，包括电机模型、控制器模型以及系统仿真模型的构建过程。

文章还将探讨仿真模型的参数设置、仿真过程以及仿真结果的分析方法。

通过本文的研究，读者可以深入了解异步电机矢量控制系统的基本原理和仿真方法，掌握基于Matlab/Simulink的仿真技术，为异步电机矢量控制系统的实际设计和应用提供有益的参考和借鉴。

本文的研究也有助于推动异步电机矢量控制技术的发展和应用领域的拓展。

二、异步电机基本原理异步电机，又称感应电机，是一种广泛应用于工业领域的电动机。

其基本原理基于电磁感应和电磁力作用。

异步电机主要包括定子（静止部分）和转子（旋转部分）。

定子通常由铁芯和三相绕组构成，而转子则可能由实心铁芯、鼠笼型或绕线型结构组成。

当异步电机通电时，定子绕组中的三相电流会产生旋转磁场。

这个旋转磁场与转子中的导体相互作用，根据法拉第电磁感应定律，会在转子导体中产生感应电动势和感应电流。

这些感应电流在旋转磁场的作用下，受到电磁力的作用，从而使转子产生旋转力矩，驱动转子旋转。

异步电机的旋转速度与定子旋转磁场的旋转速度并不完全同步，这也是其被称为“异步”电机的原因。

异步电机的旋转速度通常略低于旋转磁场的同步速度，这是由于转子导体的电感和电阻导致的电磁延迟效应。

目录1. 矢量控制基本原理: (1)2.电机模型推导: (2)3。

仿真模型框图 (5)3。

1 坐标系下异步电机的仿真模型 (5)3。

2各元件的参数图 (6)3.3三相异步电机的仿真模型 (8)3。

4各模块的原理图 (9)3.5仿真的初始数据 (10)4 矢量控制系统设计 (11)4.1 矢量控制系统的电流闭环控制方式思想 (11)4。

2 MATLAB系统仿真系统设计 (11)4.3 PI调节器设计 (13)5.仿真结果 (15)6.个人总结 (17)7。

参考文献 (18)异步电机矢量控制Matlab仿真实验1. 矢量控制基本原理: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,,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。

其中矢量控制系统原理结构图如图1—2所示。

图1—1 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型图1—2矢量控制系统原理结构图通过转子磁链定向，将定子电流分量分解为励磁分量sm i 和转矩分量st i ，转子磁链r ψ仅由定子电流分量sm i 产生，而电磁转矩e T 正比与转子磁链和定子电流转矩分量的乘积，实现了定子电流的两个分量的解耦。

太原理工大学毕业设计（论文）任务书异步电动机转差频率间接矢量控制matlab仿真摘要本文基于MATLAB 对异步电动机转差频率控制调速系统进行仿真研究。

首先分析了异步电动机转差频率控制技术的主要控制方法、基本组成与工作原理。

之后对异步电机的动态模型做了分析，进一步介绍了异步电机的坐标变换，对异步电机转差频率矢量控制系统的基本原理进行了阐述，通过仿真工作，证明了其可行性。

最后，通过对仿真结果进行分析，归纳出如下结论：单纯的转差频率控制带载能力差，应用转差频率矢量控制可增强电机对转矩的调节能力且无需电压补偿。

关键词：转差频率，矢量控制，异步电动机Induction Motor Slip Frequency Indirect Vector ControlMatlab SimulationAbstractThis paper focuses on the matlab simulation of the asynchronous motor speed regulation system.Firstly , this paper analyzes the main control method , basic composition and working principle of the induction motor slip frequency control technology.Secondly , this paper analysis the dynamic model of asynchronous motor and further introduces the coordinate transfer and the basic principle of motor slip frequency vector control system. At the same time , the simulation work to prove its feasibility.Finally , according to analysis of the simulation results , the conclusions are as follows simply slip frequency control is always with poor load capacity , on the contrary the vector control applications can enhance the ability to regulate the motor of the torque and without voltage compensation.Key words : slip frequency , vector control , induction motor目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1现代交流调速技术的发展 (1)1.1.1异步电动机交流调速系统的类型 (2)1.1.2交流调速系统的发展趋势和动向 (2)1.2本文主要研究内容 (2)1.2.1转差频率控制的基本概念 (2)1.2.2基于异步电动机稳态模型控制的转差频率控制规律 (4)1.2.3基于异步电动机动态态模型控制的转差频率矢量控制规律 (5)2异步电动机转差频率间接矢量控制交流调速系统 (7)2.1异步电机的特点 (7)2.2三相异步电动机的多变量非线性数学模型 (7)2.2.1电压方程 (8)2.2.2磁链方程 (9)2.2.3转矩方程 (11)2.2.4电力拖动系统运动方程 (11)2.3矢量控制技术思想 (12)2.3.1坐标变换 (13)1．坐标变换的基本思想和原则 (13)2．三相-两相变换（3s/2s变换） (15)2.3.2交流异步电机在两相任意旋转坐标系上的数学模型 (18)2.3.3异步电机在两相静止坐标系（ 坐标系）上的数学模型 (20)2.3.4异步电机在两相同步旋转系上的数学模型 (21)2.3.5三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程 (21)2.4基于转差频率矢量控制调速系统的组成 (22)2.4.1基于转差频率间接矢量控制调速系统的工作原理 (22)2.4.2异步电动机转差频率间接矢量控制公式推导 (24)3主电路与控制电路 (25)3.1 SPWM逆变电路 (25)3.2控制电路的设计 (26)3.2.1转速PI调节器的设计 (26)3.2.2函数运算模块的设计 (28)4转差频率间接矢量控制的matlab仿真 (30)4.1仿真模型的搭建及参数设置 (30)4.1.1主电路模型 (30)4.1.2控制电路的模型搭建 (31)4.2仿真结果与分析 (33)4.2.1仿真波形图 (33)4.2.2仿真结果分析 (35)4.3本章总结 (35)参考文献 (36)致谢 (37)1绪论1.1现代交流调速技术的发展在工业化的进程中 ,电动机作为将电能转换为机械能的主要设备。

摘要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，由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程组成，为非线性，所以控制起来极为不便。

异步电机的模型之所以复杂，关键在于各个磁通间的耦合。

如果把异步电动机模型解耦成有磁链和转速分别控制的简单模型，就可以模拟直流电动机的控制模型来控制交流电动机。

本文研究了按转子磁链定向的矢量控制系统的电流闭环控制的设计方法，通过坐标变换，在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电动机模型，然后仿照直流电动机的控制方法控制电磁转矩与磁链，将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制，并用MATLAB进行仿真。

关键词：异步电动机直流电动机磁链 MATLAB仿真目录1 课程任务设计书 (2)2 异步电动机数学模型基本原理 (3)2.1 异步电动机的三相动态数学模型 (3)2.2 异步电机的坐标变换 (6)2.2.1 三相-两相变换（3/2变换） (6)2.2.2静止两相-旋转正交变换（2s/2r变换） (8)3 异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统 (9)3.1 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 (9)3.2 以ω-is-ψr 为状态变量的状态方程 (9)3.2.1 dq坐标系中的状态方程 (9)3.2.2αβ坐标系中的状态方程 (10)3.3αβ坐标系下异步电机的仿真模型 (11)3.4矢量控制系统设计 (14)3.5 矢量控制系统的电流闭环控制方式思想 (14)4 异步电动机矢量控制系统仿真 (15)4.1 仿真模型的参数计算 (15)4.2 矢量控制系统的仿真模型 (16)4.3仿真结果分析 (17)5. 总结与体会 (18)参考文献 (19)1课程任务设计书2 异步电动机数学模型基本原理异步电动机是个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

在研究异步电动机数学模型时，作如下的假设：120电角度，产生的磁动（1）忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间中互差势沿气隙周围按正弦规律分布；（2）忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的；（3）忽略铁心饱和；（4）不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。

毕业设计论文基于Matlab的异步电动机矢量控制系统的仿真研究1 引言交流调速技术在工业领域的各个方面应用很广，对于提高电力传动系统的性能有着重要的意义，由于电力传动系统的复杂性和被控对象的特殊性，使得对它的建模与仿真一直是研究的热点。

对其仿真研究不能像控制系统那样可用各环节简化传递函数来表示，这样会有很多重要环节被忽略，完全体现不了交流调速系统的整体结构和各个环节点上的信号状态。

对电气传动系统的建模仿真力求达到与实际系统相一致，matlab提供的simulink中的电力系统工具箱（pow erlib）能很好地满足这一要求。

以往对电气传动系统的仿真研究主要集中在电机的建模和仿真[4][5]，最近，许多对复杂电力传动系统的建模仿真方法已提出，主要有运用仿真工具箱对电力传动系统建模仿真[7]和将电力传动系统的功能单元模块化的仿真建模[3]。

这些方法都是在matlab/simulink环境下，结合电力系统工具箱对复杂电力传动系统建模仿真，但是没有分析powerlib运行原理。

状态空间分析方法对于电力传动系统的建模仿真是一种方便有效的方法，它被成功地应用到powerlib中，能够完成复杂电力传动系统的建模仿真，并且能够方便的进行波形分析和控制参数的调节。

本文基于文献[6][8]，用状态空间方法分析powerlib中各主要元件的建模原理，给出了powerlib模块的仿真原理和使用方法，并且基于异步电动机矢量控制系统实例描述了复杂电力传动系统建模仿真的过程，分析了仿真中的实际问题，通过改进仿真方法，提高了仿真效率。

2 电力传动系统的建模和状态空间描述电力传动系统的建模包括以下几个主要部分：电力逆变器、电力半导体开关、电动机以及控制系统。

对于一个含有非线性元素的电路（例如电力电子电路）不能直接用状态空间描述，然而可以把电力电子电路分成非线性和线性两部分，线性部分用状态空间描述，非线性部分用非线性模型描述。

这样整个系统可以看作一个前向通道是线性部分，反馈通道是非线性部分的反馈系统，如图1所示。

基于Matlab/Simulink 的异步电机矢量控制系统仿真摘要在异步电机的数学模型分析中以及矢量控制系统的基础之上，利用Matlab/Simulink运用建立模块的思想分别组建了坐标变换模块、PI调节模块、转子磁链个观测模块、SVPWM等模块，然后将这些模块有机的结合，最后构成了异步电动机矢量控制的仿真模块，并且进行了仿真验证。

仿真结果分别显示了电机空载与负载情况下转矩、转速的动态变化曲线，验证了该方法的有效性、实用性，为电机在实际使用中打下了坚实的基础。

本文主要研究异步电机在矢量控制下的仿真。

使用Matlab/Simulink中的电气系统模块(PowerSystem Blocksets)将其重组得到新的模型并对其仿真，最后分析仿真结果得出结论。

关键词: 异步电机矢量控制 MATLAB/SIMULINK 变频调速目录摘要 (I)Abstract......................................................................................... 错误!未定义书签。

1 绪论 (1)1.1 电机及电力拖动技术的发展概况 (1)1.2 异步电动机的控制技术现状................................................. 错误!未定义书签。

1.3 仿真软件的简介及其选择..................................................... 错误!未定义书签。

1.4 论文的主要内容及结构安排................................................. 错误!未定义书签。

2 异步电动机的数学模型 (4)2.1 异步电动机的稳态数学模型 (4)2.2 异步电动机的动态数学模型 (5)2.3 本章小结 (7)3 矢量控制系统基本思路 (8)3.1 矢量控制的基本原理 (8)3.2 坐标变换 (9)3.3SVPWM调制 (21)3.3本章小结 (11)4 异步电机矢量控制系统仿真 (14)4.1矢量控制系统模型 (14)4.2仿真结果与分析 (15)4.5本章小结 (17)5结论与展望 (18)5.1结论 (18)5.2后续研究工作的展望 (19)参考文献 ....................................................................................... 错误!未定义书签。

异步电机矢量控制Matlab仿真实验1 异步电机动态模型推导1.1 异步电机动态数学模型的性质电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积得到感应电动势。

无论是直流电动机，还是交流电动机均如此。

交、直流电动机结构和工作原理的不同，至使表达式差异很大。

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。

(1)变压变频调速时需要进行电压（或电流）和频率的协调控制，有电压（或电流）和频率两种独立的输入变量。

在输出变量中，除转速外，磁通也是一个输出变量。

因此异步电机是一个多变量（多输入多输出）系统。

(2)异步电动机无法单独对磁通进行控制，电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通产生感应电动势，在数学模型中含有两个变量的乘积项。

因此即使不考虑磁路不饱和等因素，数学模型也是非线性的。

(3)三相异步电动机三相绕组存在交叉耦合，每个绕组都有各自的电磁惯性，再考虑运动系统的机电惯性，转速与转角的积分关系等，动态模型是一个高阶系统。

1.2 异步电动机的三相数学模型1.2.1 异步电机三相数学模型的前提假设在研究异步电机数学模型时，作如下的假设(1)忽略空间谐波，三相绕组对称，产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布。

(2)忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的。

(3)忽略铁心损耗。

(4)不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。

无论异步电动机转子是绕线型还是笼型的，都可以等效成三相绕线转子，并折算到定子侧，折算后的定子和转子绕组匝数相等。

异步电动机三相绕组可以是Y连接，也可以是Δ连接。

若三相绕组为Δ连接，可先用Δ—Y变换，等效为Y 连接。

然后，按Y连接进行分析和设计。

三相异步电机的物理模型如下图1所示，定子三相绕组轴线A、B、C在空间是固定的，转子绕组轴线a、b、c随转子以角转速w旋转。

图1 三相异步电动机的物理模型1.2.2 异步电机的三相动态模型的数学表达式异步电动机的动态模型由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程组成。

基于Matlab/Simulink 的异步电机矢量控制系统仿真摘要在异步电机的数学模型分析中以及矢量控制系统的基础之上，利用Matlab/Simulink运用建立模块的思想分别组建了坐标变换模块、PI调节模块、转子磁链个观测模块、SVPWM等模块，然后将这些模块有机的结合，最后构成了异步电动机矢量控制的仿真模块，并且进行了仿真验证。

仿真结果分别显示了电机空载与负载情况下转矩、转速的动态变化曲线，验证了该方法的有效性、实用性，为电机在实际使用中打下了坚实的基础。

本文主要研究异步电机在矢量控制下的仿真。

使用Matlab/Simulink中的电气系统模块(PowerSystem Blocksets)将其重组得到新的模型并对其仿真，最后分析仿真结果得出结论。

关键词: 异步电机矢量控制 MATLAB/SIMULINK 变频调速目录摘要 (I)Abstract......................................................................................... 错误!未定义书签。

1 绪论 (1)1.1 电机及电力拖动技术的发展概况 (1)1.2 异步电动机的控制技术现状................................................. 错误!未定义书签。

1.3 仿真软件的简介及其选择..................................................... 错误!未定义书签。

1.4 论文的主要内容及结构安排................................................. 错误!未定义书签。

2 异步电动机的数学模型 (4)2.1 异步电动机的稳态数学模型 (4)2.2 异步电动机的动态数学模型 (5)2.3 本章小结 (7)3 矢量控制系统基本思路 (8)3.1 矢量控制的基本原理 (8)3.2 坐标变换 (9)3.3SVPWM调制 (21)3.3本章小结 (11)4 异步电机矢量控制系统仿真 (14)4.1矢量控制系统模型 (14)4.2仿真结果与分析 (15)4.5本章小结 (17)5结论与展望 (18)5.1结论 (18)5.2后续研究工作的展望 (19)参考文献 ....................................................................................... 错误!未定义书签。

基于MATLAB_SIMULINK的异步电机矢量控制调速系统仿真优秀doc资料文章编号:100022472(2000022*******基于M AT LAB SI M U L I NK的异步电机矢量控制调速系统仿真Ξ杨洋,张桂香(湖南大学机械与汽车工程学院,湖南长沙410082摘要:从异步电机矢量控制数学模型入手,介绍一种基于M A TLAB S I M UL I N K的异步电机按转子磁场定向的矢量控制系统仿真模型Λ该模型可通用于异步笼型电机,使用时只需输入不同电机参数即可Λ通过仿真实验验证了模型的正确性Λ关键词:异步电机;矢量控制;M A TLAB S I M UL I N K;仿真中图分类号:TM921.51文献标识码: ASi m ulati on of V ector Control Inducti on M otor A djusting Syste m Based on M A TLAB S I M UL I N KYAN G Yang,ZHAN G Gui2x iang(Co llege of M echan ical and A utomo tive Engineering,H unan U n iv,Changsha 410082,Ch inaAbstract:A si m ulati on model of vecto r con tro l inducti on mo to r adjusting syste m w ith the reference fra m e fixed to the ro to r is established.T he model can beconven ien tly used by inputting p roper mo to r para m eters.Si m ulati on s show the validity of the model.Key words:inducti on mo to r;vecto r con tro l;M A TLAB S I M UL I N K;si m ulati on0引言矢量控制理论的提出使异步电机调速性能达到甚至超过直流电机调速性能成为可能,而且运用矢量控制已成为当今交流变频调速系统的主流Λ在进行复杂的系统设计时,采取计算机仿真方法来分析和研究交流调速系统性能是非常有效和必要的Λ传统的计算机仿真软件包用微分方程和差分方程建模,直观性、灵活性差,编程量大,操作不便ΛM A TLAB是一个高度集成的软件系统,集科学计算、图象处理、声音处理于一体,具有极高的编程效率ΛM A TLAB提供的S I M UL I N K是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它具有模块化、可重栽、可封装、面向结构图编程及可视化等特点,可大大提高系统仿真的效率和可靠性ΛS I M UL I N K提供有Sink s(输出方式、Source(输入源、Ξ收稿日期:2000202229作者简介:杨洋(1970-,女,湖南长沙人,湖南大学硕士生.D iscrete (离散时间环节、L inear (线性环节、N on linear (非线性环节、Connecti on s (连接与接口、Ex tra (其他环节子模型库Λ用户可以方便定制和创建自己的模型、模块Λ在多种矢量控制方法中,按转子磁场定向的矢量控制运用较为普遍,本文将结合这种矢量控制和S I M UL I N K 的特点,介绍一种异步电机按转子磁场定向的矢量控制系统的建模仿真方法Λ模型将为同类调速系统提供有效、可靠的研究分析依据Λ1异步电机矢量控制系统的仿真模型异步电机的矢量控制相当于把直流电机换向器的功能通过控制的方法来实现,从而达到磁通和转矩单独控制的目的Λ根据感应电机的坐标变换理论,在三相坐标系下的定子输入的电流通过3s 2r 交换,由三相静止坐标变换为两相垂直的静止坐标,再通过从两相静止坐标系到两相旋转坐标系M ,T 轴的变换,并且使得M 轴沿转子总磁链矢量的方向,最终获得等效成同步旋转坐标系下的直流电流i m 1,i t 1,这样异步电机通过坐标变换,变成一台由i m 1,i t 1输入的直流电机Ζ矢量控制系统的构想就是模仿直流电机的控制方法,求得直流电机的控制量,经过相应的坐标反变换,重新获得三相输入电流(或电压,就能控制异步电机了Ζ根据异步电机理论,经坐标变换后,笼型异步电机在同步旋转坐标上按转子磁场定向的电压矩阵方程(转子短路,u m 2=u t 2=0为u m 1u t 10=R 1+L s p -Ξ1L s L m p -Ξ1L m Ξ1L s R 1+L s p Ξ1L m L m p L m p 0R 2+L r p 0Ξs L m 0Ξs L r R 2i m 1i t 1i m 2i t 2(1电机转子磁链与电流的关系为L m i m 1+L r i m 2=Ω2(2L m i t 1+L r i t 2=0(3将(2代入(1中第3行中,得:i m 2=-p Ω2R 2(4再代入(2解出i m 1:i m 1=-T 2p +1L m Ω2或得:Ω2=L m T 2p +1i m 1(5由式(1第4行可得:i t 2=-L m L r i t 1(6而由式(3第4行Ξs =-R 2Ω2i 2(7可将(6代入(7,并考虑到T 2=L r R 2,则Ξs =-L m i t 1T 2Ω2(8电机的电磁转矩公式为:T e =Mp L m L r i t 1Ω2(9电机运动方程为:T e -T l =J N pd Ξ d t (10其中,R 1,R 2为定转子电阻;T 2为转子励磁时间常数,T 2=L r R 2;L m 为定转子等效绕组间15第2期杨洋等:基于M A TLAB S I M UL I N K 的异步电机矢量控制调速系统仿真的互感,L m =(3 2L m 1;U m 1,U m 2为M T 轴坐标系中M 、T 轴定子电压;L s 为定子等效绕组的自感,L s =L m +L 11;i m 1,i t 1,i m 2,i t 2为M T 轴坐标系中M 、T 轴定向转子电流;L r 为转子等效绕组的自感,L r =L m +L 11;T e 电磁转矩;Ξ1为定子转速;N p 为极对数;Ξs 为转差;J 为转动惯量;Ξ为转子转速;Ω2为转子总磁链Ζ由上述式子可知,由于M T 坐标按转子磁场定向,在定子电流的两个分量之间实现了解耦,i m 1唯一决定磁链Ω2,当磁通不变时,i t 1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Ζ式(5,(8,(9,(10就是矢量控制的基本数学模型Ζ根据这些推导的式子,可以画出异步电机变压变频矢量控制系统结构图(图1Ζ图1中异步电机矢量变换数学模型如图2Ζ图2的模型中除根据(5,(9式绘得分解成磁通和转速的直流电机模型外,由转子频率和转差频率相加,得到定子频率信号,再经积分,即获得转子磁链的相位信号5,这是坐标变换所不可缺的参数Ζ如果将式(1展开,并代入式(2,(3,我们可以写出异步电机按转子磁场定向情况下的状态变量方程X α=A (Ξ1X +B U(11式中X =i m1i t 1Ω2,A (Ξ=ZΞ1L m R 2ΡL r -Ξ1-R 1L r ΡL m Ξ1ΡR 2L mL r 0-R 2L r ,B =L r Ρ00L r Ρ00,U =u m 1u t 1,Z =R 1L 2r +R 2L 2m ΡL r ,Ρ=L s L r -L 2m 从状态方程可以看出这是一个线性时变系统,虽然S I M UL I N K 中提供有状态方程模块,但主要是针对定常系统的,所以在S I M ULI N K 中用状态方程仿真电机系统较为不便Λ如希望用状态方程仿真,可直接在M A TLAB 中用M 文件编程建立仿真系统,只不过系统模型不如S I M UL I N K 所建的直观Λ本文主要的目的是在S I M UL I N K 下建立仿真模型,图1和图2的模型,可毫不费力地利用S I M UL I N K 提供的库模块来构建,这是后一节的重点Λ图1异步电机变压变频矢量控制系统结构图A 7R 为磁通调节器,A SR 为转速调节器25湖南大学学报(自然科学版2000年图2异步电机矢量变换数学模型2异步电机矢量控制系统的SI M UL I NK 仿真模型图1中,包含了坐标转换模块(2r 3s block ,电流控制型变频器模块(CSI block ,以及异步电机矢量变换模型(I nducti on m otor block ,这些模块可以由SI M UL I NK调用库模型分别建立,然后封装成Subsyste m Λ这里的坐标变换(2 3和图2中的坐标转换(3 2互为反变换Λ而电流控制型P WM 变压变频器的模型在M AT LAB 5.2中的POW ERS Y S 库中可以找到Λ这三个主要模块构造好后,其它环节也一样可以通过SI M UL I NK 模块库调入,输入不同参数,然后如图3连接,整个仿真模型就建好了Λ图中异步电机矢量变换模块展开内部结构如图4Λ系统中还包括两个P I 调节器,对应于图1中A 7R ,ASR ,这两个调节器也是定制好Subsyste m 后再封装而成Λ图3异步电机矢量控制变压变频调速SI M U L I NK 仿真模型3仿真实验35第2期杨洋等:基于M A TLAB S I M UL I N K 的异步电机矢量控制调速系统仿真图4异步电机矢量变换仿真模块(1仿真实验1转速输入设定为一阶跃函数,初值为100rad s (角频率,1s 后跃变为300rad s Λ磁通设为一定值1.1,由电流型逆变器给电机供电,让电机空载启动运行,仿真获得的转速、电磁转矩仿真曲线如图5,图6Λ图5电机输出速度仿真曲线图6电磁转矩仿真曲线(2仿真实验输入设定转速(角速度不变,300rad s ,磁通输入仍为1.1,电机空载启动,1s 后加入额定负载T L ,经SI M UL I NK 仿真模型仿真后得出的速度、电磁转矩曲线如图7,图8Λ图7电机输入速度仿真曲线图8电机电磁转矩变化曲线45湖南大学学报(自然科学版2000年项目: 科技支撑计划课题(2021BAG12A05-08定稿日期:2021-06-28作者简介:倪强(1987-,男,湖南益阳人,硕士研究生,研究方向为电力牵引交流传动及其控制技术。

异步电机矢量控制Matlab仿真实验1 异步电机动态模型推导1.1 异步电机动态数学模型的性质电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积得到感应电动势。

无论是直流电动机，还是交流电动机均如此。

交、直流电动机结构和工作原理的不同，至使表达式差异很大。

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。

(1)变压变频调速时需要进行电压（或电流）和频率的协调控制，有电压（或电流）和频率两种独立的输入变量。

在输出变量中，除转速外，磁通也是一个输出变量。

因此异步电机是一个多变量（多输入多输出）系统。

(2)异步电动机无法单独对磁通进行控制，电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通产生感应电动势，在数学模型中含有两个变量的乘积项。

因此即使不考虑磁路不饱和等因素，数学模型也是非线性的。

(3)三相异步电动机三相绕组存在交叉耦合，每个绕组都有各自的电磁惯性，再考虑运动系统的机电惯性，转速与转角的积分关系等，动态模型是一个高阶系统。

1.2 异步电动机的三相数学模型1.2.1 异步电机三相数学模型的前提假设在研究异步电机数学模型时，作如下的假设(1)忽略空间谐波，三相绕组对称，产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布。

(2)忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的。

(3)忽略铁心损耗。

(4)不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。

无论异步电动机转子是绕线型还是笼型的，都可以等效成三相绕线转子，并折算到定子侧，折算后的定子和转子绕组匝数相等。

异步电动机三相绕组可以是Y连接，也可以是Δ连接。

若三相绕组为Δ连接，可先用Δ—Y变换，等效为Y 连接。

然后，按Y连接进行分析和设计。

三相异步电机的物理模型如下图1所示，定子三相绕组轴线A、B、C在空间是固定的，转子绕组轴线a、b、c随转子以角转速w旋转。

图1 三相异步电动机的物理模型1.2.2 异步电机的三相动态模型的数学表达式异步电动机的动态模型由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程组成。

基于MATLA交流异步电机矢量控制系统建模与仿真李书圣，电气1302班，130301208 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控制系统仿真模型。

仿真结果表明该系统转速动态响应快、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 1、引言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^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。

2、参数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之间的变换（简称3s/2s变换）,另一次是两相静止和两相同步旋转坐标系之间变换（简称2s/2r 变换）。

通过这两次变换,就可以得到在任意旋转坐标系d-q坐标系下交流异步电机的数学模型。

在d-q坐标系下的数学模型如下：⑴电压方程：⑵磁链方程：sd L s 0 L m 0 I sdsq 0 L s 0 L m i 'sqrd L m 0 L r 0 'rdrq 0 L m 0 L r 'rq(2.2 )⑶转矩方程:T e2 n3 p L m (i sq i rd'sd'rq)(2.3 )⑷运动方程:T e T m J r p/n p F r / n p（2.4）三相静止坐标系和两相静止坐标系,利用MATLAB t立异步电机矢量稳态静差小、抗负载扰动能力强U sd R s JP 丄s L m PU sq丄s R s L s P 1 —U rd L m P s L m R r L r PU rq s L m L m P s L r R rA-B-C与两相同步旋转坐标系d-q之间正变换3s/2r变换，反变换2r/3s 分别为 :'sd 2 cos cos( 2 /3) cos( 2 /3)'a' 'sq 3 s'n sin( 2 /3) s' n( 2 /3) lb'c(2.5 )i acos s'n 'sd'b 'cos( 2 /3) sin( 2 /3) 'sq L m P 'sqs L r 'rd(2.6 )J P当把转子旋转坐标系d-q坐标系磁链定向在同步旋转坐标系M-T坐标系的M轴时（此时d-q与M-T两坐标系重合，即d=mq=t），应有:rd rm rt（2.7 ）由此可得交流异步电机矢量解耦控制的控制方程：r L m i sd / (1「P)(2.8)L r L1 r L m , L s T e3 ..~ n p L m i sq2r/L r(2.9)i sd (1 T r p) r / L m(2.10)L m i sq /(T r r)(2.11)(n p r s)dt(2.12)L1s L m ,T r L r /R r（2.13）式（2.1）~式（2.13 ）中：R s、R r ――定子电阻、转子电阻;L1s、L1 r、L m、L s、L r 定子侧电感、转子侧电感、定转子互感、定子绕组电感、转子绕组电感；1、s、r ――定子频率的同步转速、转差转速、转子转速；――转子磁链角；u、i、—电压、电流、磁链；下标s、r ――表示定子、转子；下标d、q ――表示d轴、q轴；n p——极对数；T r ――转子时间常数；J ――机组转动惯量；T e、T m ------ 电磁转矩、负载转矩；F ---- 阻转矩摩擦系数；p——微分算子，p d/dt ；由式（2.8 ）和式（2.9 ）可以看出，转子磁链r只由定子电流励磁分量i sd决定，当转子磁链r达到稳态并保持不变时，电磁转矩T e 只有定子电流转矩分量i sq决定，此时磁链r与电磁转矩T e分别由i sd、i sq独立控制，实现了磁链和转矩的解耦。

异步电机ＳＶＰＷＭ矢量控制的Ｍａｔｌａｂ仿真①李瑾②（南昌工程学院电气工程学院　江西南昌３３００９９）摘　要　ＳＶＰＷＭ（ＳｐａｃｅＶｅｃｔｏｒＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）技术应用于交流异步电动机调速系统中不但改善了脉宽调制ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）技术存在的直流电压利用率偏低的缺点而且具有电机转矩脉动小、动态响应快、噪声低等优点。

本文以两相静止的αβ坐标系中异步电机的数学模型为基础，运用Ｍａｔ ｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件对采用转子磁场定向矢量控制策略的ＳＶＰＷＭ控制系统进行了仿真，仿真结果说明文中建立的三相异步电机仿真模型和所用的ＳＶＰＷＭ控制算法是正确和有效的。

关键词　空间矢量　脉宽调制　转子磁场定向　Ｍａｔｌａｂ中图法分类号　ＴＭ３４３ 文献标识码　ＡＤｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－１２６９ ２０２３ ０１ ００２ＭａｔｌａｂＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＳＶＰＷＭＶｅｃｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌＬｉＪｉｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｃｈａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００９９）ＡＢＳＴＲＡＣＴ　ＳＶＰＷＭｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｐｐｌｉｅｄｉｎＡＣａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｏｆｌｏｗＤＣｖｏｌｔａｇｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂｕｔｈａｖｅｌｉｔｔｌｅｍｏｔｏｒｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅ，ｆａｓｔｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｌｏｗｎｏｉｓｅａｄｖａｎｔａｇｅｓ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｓｉｍｕｌａｔｅｄＳＶＰＷＭｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｒｏｔｏｒｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｂｙＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｒｅｅ ｐｈａｓｅａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒａｎｄＳＶＰＷＭａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｕｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｒｅｃｏｒｒｅｃｔａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ　Ｓｐａｃｅｖｅｃｔｏｒ　Ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｒｏｔｏｒｆｌｕｘｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　Ｍａｔｌａｂ１　前言空间电压矢量脉冲宽度调制（ＳＶＰＷＭ）控制策略是通过逆变器电压空间矢量的切换来得到接近圆形的旋转磁场，它具有比ＳＰＷＭ（ＳｉｎｕｓｏｉｄａｌＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）控制更好的性能如提高电压型逆变器的电压利用率，减小电机的转矩脉动并改善其动态特性等，其主要原因在于ＳＶＰＷＭ虽然不输出三相对称的ＰＷＭ波，但它在静态甚至暂态时都能产生准圆形旋转磁场，即它比ＳＰＷＭ更为直接地控制了交流电机的旋转磁场而不是象ＳＰＷＭ控制那样把控制重点放在波形的改进上［１］。

基于Matlab转差频率控制的矢量控制系统的仿真概述：常用的电机变频调速控制方法有电压频率协调控制(即v／F比为常数)、转差频率控制、矢量控制以及直接转矩控制等。

其中，矢量控制是目前交流电动机较先进的一种控制方式。

它又有基于转差频率控制的、无速度传感器和有速度传感器等多种矢量控制方式。

其中基于转差频率控制的矢量控制方式是在进行U ／f恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对输出频率f进行控制的。

采用这种控制方法可以使调速系统消除动态过程中转矩电流的波动，从而在一定程度上改善了系统的静态和动态性能，同时它又具有比其它矢量控制方法简便、结构简单、控制精度高等特点。

Simulink仿真系统是Matlab最重要的组件之一，系统提供了标准的模型库，能够帮助用户在此基础上创建新的模型库，描述、模拟、评价和细化系统，从而达到系统分析的目的。

在此利用Matlab／Simulink软件构建了转差频率矢量控制的异步电机调速系统仿真模型，并对此仿真模型进行了实验分析。

矢量控制是目前交流电动机的先进控制方式，一般将含有矢量交换的交流电动机控制都称为矢量控制，实际上只有建立在等效直流电动机模型上，并按转子磁场准确定向地控制，电动机才能获得最优的动态性能。

转差频率矢量控制系统结构简单且易于实现，控制精度高，具有良好的控制性能、因此，早起的矢量控制通用变频器上采用基于转差频率控制的矢量控制方式。

基于此，本文在Mtalab/Simulink环境下对转差频率矢量控制系统进行了仿真研究。

1转差频率矢量控制系统由于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。

转差频率矢量控制是按转子磁链定向的间接矢量控制系统，不需要进行复杂的磁通检测和繁琐的坐标变换，只要在保证转子磁链大小不变的前提下，通过检测定子电流和旋转磁场角速度，通过两相同步旋转坐标系(M-T坐标系)上的数学模型运算就可以实现间接的磁场定向控制。

异步电机矢量控制M精编b仿真实验The pony was revised in January 2021基于Matlab/Simulink异步电机矢量控制系统仿真一．理论基础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iA、iB、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isα和isβ，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ism和ist。

图1-1 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型从图1-1的输入输出端口看进去，输入为A 、B 、C 三相电流，输出为转速ω，是一台异步电动机。

从内部看，经过3/2变换和旋转变换2s/2r ，变成一台以ism 和ist 为输入、ω为输出的直流电动机。

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

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，图1-2是基于电流跟随控制变频器的矢量控制系统示意图。

图1-2矢量控制系统原理结构图通过转子磁链定向，将定子电流分量分解为励磁分量i sm 和转矩分量i st ，转子磁链r 仅由定子电流分量i sm 产生，而电磁转矩e T 正比与转子磁链和定子电流转矩分量的乘积，实现了定子电流的两个分量的解耦。

目录1 设计任务及要求 (3)2 异步电动机数学模型基本原理 (3)2.1异步电机的三相动态数学模型 (3)2.2异步电机的坐标变换 (8)2.2.1三相-两相变换 (8)2.2.2静止两相-旋转正交变换 (9)3 异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统 (10)3.1 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 (10)3.2 以ω-is-ψr 为状态变量的状态方程 (10)3.2.1 dq坐标系中的状态方程 (10)3.2.2 αβ坐标系中的状态方程 (12)3.3 以w-is-Φr为状态变量的αβ坐标系上的异步电动机动态结构图 (13)3.4 转速闭环后的矢量控制原理框图 (14)3.5 转速闭环后的矢量控制系统结构图 (15)4 异步电动机矢量控制系统仿真 (16)4.1 仿真模型的参数计算 (16)4.2 矢量控制系统的仿真模型 (17)4.3仿真结果分析 (20)4.3.1 mt坐标系中的电流曲线 (20)5. 总结与体会 (22)参考文献 (22)1 设计任务及要求仿真电动机参数：R s=1.85Ω，R r=2.658Ω，L s=0.2941H，L r=0.2898H，L m=0.2838H，J=0.1284Nm·s2，n p=2，U N=380V，f N=50Hz。

采用二相旋转坐标系（d-q）下异步电机数学模型，利用MATLAB/SIMULINK完成异步电机的矢量控制系统仿真实验。

2 异步电动机数学模型基本原理交流电动机是个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。

在研究异步电动机数学模型的多变量非线性数学模型时，作如下假设：（1）忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间中互差120电角度，产生的磁动势沿气隙周围按正弦规律分布；（2）忽略磁路饱和，认为各绕组的自感和互感都是恒定的；（3）忽略铁心饱和；（4）不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。

2.1异步电机的三相动态数学模型电动机绕组就等效成图2-1所示的三相异步电动机的物理模型。

科技论坛基于MATLAB 的异步电机转子磁场定向矢量控制系统仿真常伟（华北电力大学电气学院，北京100043）1概述异步电机是一个高阶、非线性、强藕合的多变量系统，数学模型比较复杂。

本文利用M ATLAB /Simulink 软件对异步电动机转子磁场定向控制系统动态过程建立仿真模型,并对控制方案进行仿真研究。

按转子磁场定向的矢量控制系统是已经获得实际应用的高性能调速系统，控制思想是在转子磁场定向的基础上,经过一系列的坐标变换,实现将三相异步电机像直流电机一样对磁场和转矩的解耦控制,注重转矩与转子磁链的解耦，实行连续控制，可获得较宽的调速范围，使异步电机的动静态性能有很大提高，所以，异步电机矢量控制技术已被广泛应用于高性能异步电机调速系统中。

2异步电机的数学模型对于笼型异步电机，转子侧电压为零,根据文献[1]可以建立异步电机在α-β静止坐标系下的数学模型以同步角速度旋转的两相直流旋转坐标d 、q 之间的变换,可以推导出异步电机在d 、q 坐标系上的数学模型的电压方程:式中U sd ，U sq 为定子电压在同步坐标系上分量，R s ，R r 为定子电阻和转子电阻，，为定子磁链在同步坐标系上的分量，，为转子磁链在同步坐标系上的分量，，分别为同步角速度和转差角速度,P 为微分算子。

磁链方程:式中，L s ，L r ，L m 分别为定子电感，转子电感和互感。

，为定子电流在同步坐标系上的分量，为转子电流在同步坐标系上的分量。

转矩方程：T e 表示为电机的电磁转矩，p 为电机极对数。

根据上面公式，可以得到下列关系式异步电机矢量控制系统的模型:图1为矢量控制系统的原理图。

图中转速调节器ASR 的输出是转矩调节器的给定转矩。

磁链调节器用于控制电机转子磁链，并设置了电流变换和磁链观测环节，转矩调节器ATR 和磁链调节器的输出分别是定子电流的转矩分量和励磁分量。

和，电流滞环控制PWM 逆变器控制电机定子三相电流。

图2是在M atlab/Simulink 环境下建立的异步电机转子磁场定向矢量控制系统仿真模型[3]。