业信息化
ＤＯｈ １０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－９４９２．２０１２．０４．０１０ 异步电动机矢量控制系统仿真研究 肖泉华，江 平，任涛，邓 飞，何伯钧，龚精学 （中国南车株洲电力机车研究所变流技术国家工程研究中心，湖南株洲４１２００１） 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Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ构建一种异步电动机矢量控 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；Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９４９２（２０１２）０４—００４０一ｏ４ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｅｃｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ ｗｉｔｈ ＭＡＴＬＡＢ ＸＩＡＯ Ｑｕａｎ—ｈｕａ，ＪＩＡＮＧ Ｐｉｎｇ，ＲＥＮ Ｔａｏ，ＤＥＮＧ Ｆｅｉ，ＨＥ Ｂｏ－ｊ１１１３，ＧＯＮＧ Ｊｉｎｇ—ｘｕｅ （ＮＥＲＣＣ Ｃｅｎｔｅｒ，ＣＳＲ Ｚｈｕｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｕｚｈｏｕ４１２００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒ ｖｅｅｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ，ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ ｃｌｏｓｅｄ—ｌｏｏｐ ｆｌｕｘ ｏｆ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍａｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ｒｅｌｉａｂｌｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｐｅｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒ；Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ １引言 直流电动机调速系统具有优良的静、动态调 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１９７１年德国学者提出的矢量变换控制方 法中，正交旋转坐标系的直轴励 磁轴（Ｍ）与转子磁场重合，交 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 到简化，即在磁场恒定的情况 下，电磁转矩与交轴电流分量成 正比，因此，感应电机的机械特 性与他励直流电机的机械特性完 全一样，实现了磁场和转矩的解 耦控制。像直流调速系统一样， 实现了交流电动机的磁通和转矩 分别独立控制，从而使交流电动 收稿日期：２０１１一ｌ１～０２ 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 。 ２转子磁场定向（ＦＯＣ）控制框图 矢量控制系统的结构图如图１所示。系统的 给定量有参考转速和参考磁链，其总的控制思路
0引言
交流调速技术在国家建设和社会发展中发挥了
越来越重要的作用，近年来一直是国内外很多大公
司和高校研究的热点。当前交流技术研究和讨论的
焦点是变频器矢量控制和直接转矩控制技术。两者
都是在交流异步电动机高性能变频调速装置中得到
广泛应用的两种控制方案，并且都已经普遍应用到
实际的变频产品中。然而，据非官方资料统计，中国
大陆有近十亿元的变频器市场，其中有八成是国外
产品的天下。进口变频器虽然性能好，但价格不菲。
因此，开发研究高性能的国产交流变频调速产品势
在必行[1-2]，并且应具备性价比高、操作简便、高效节
能、运行可靠等性能特点。本文从异步电动机变频调速原理入手，结合变
频调速矢量控制策略，基于Matlab/Simulink工具
箱，搭建了异步电动机矢量控制变频调速系统仿真
模型，并设置了多种电机运行状态，对电机的空载、
加载、加速、减速等动态特性进行仿真研究。
1异步电动机变频调速系统原理
变频调速是一种典型的交流电动机高速调速方
法，它既适用于异步电动机，也适用于同步电机。交
流电动机采用变频调速不但能无级调速，而且能根
据负载的不同运行在高效率区，通过适当调节电压
与频率之间的关系，可使电机始终保证良好的动态
性能。在各种异步电动机调速系统中，效率最高、性
能最好的系统是变压变频调速系统。在变压变频调异步电动机矢量控制特性研究
ResearchofAsynchronousMotorVectorControlCharacteristics
谭胡心郑扬TanHuxinZhengYang(平顶山工业职业技术学院,河南平顶山467001)(PingdingshanUndustrialCollegeofTechnology,HenanPingdingshan467001)
摘要：本文针对异步电动机变频调速原理，结合变频调速矢量控制策略，基于Matlab/Simulink工具箱，建立了异步电动机矢量控制变频调速系统仿真模型，对异步电动机的矢量控制特性进行研究。设置了多种电机运行状态，对电机的空载、加载、加速、减速等动态特性进行仿真研究，验证了所建立的仿真模型的正确性和可行性。关键词：异步电动机；矢量控制；特性研究中图分类号：TM343文献标识码：A文章编号：1671-4792-(2011)9-0183-05Abscract：Thisarticleinviewoftheasynchronousmotorfrequencycontrolprinciple，combinedwithfre-quencyconversionvectorcontrolstrategy，basedonMatlab/Simulinktoolbox，thesimulationmodelisestab-lished，researchedtheasynchronousmotorvectorcontrolcharacteristics.Itsetedupavarietyofmotorrunningstate，studiedtheno-loadmotor,loading,accelerate,slow,anddynamiccharacteristics，verifiedthevalidityandfeasibilityofthemodel.Keywords：AsynchronousMotor；VectorControl；CharacteristicsResearch异步电动机矢量控制特性研究
嗣皇 垫 兰望
Ｒｅｓ ｅａｒｃｈ ｏｆ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ№ｔｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｏｍｒａｃｔ ｅｒｉ Ｓｔｉ ＣＳ
谭胡心郑扬 ＴａｎＨｕｘｉｎ ＺｈｅｎｇＹａｎｇ （平顶山工业职业技术学院，河南平顶山４６７００１） （Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ Ｕｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｎａｎ Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ ４６７００１）
摘 要：本文针对异步电动机变频调速原理，结合变频调速矢量控制策略，基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ工具 箱，建立了异步电动机矢量控制变频调速系统仿真模型，对异步电动机的矢量控制特性进行研究。设置了多 种电机运行状态，对电机的空载、加载、加速、减速等动态特性进行仿真研究，验证了所建立的仿真模型的正 确性和可行性。 关键词：异步电动机；矢量控制；特性研究 中图分类号：ＴＭ３４３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１－６７１—４７９２一（２０１１）９—０１８３—０５ Ａｂｓｃｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｆｉ＇ｅ— ｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ，ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ ｔｏｏｌ ｂｏｘ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂ— ｌｉｓｈｅｄ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｔｈｅ ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｉｔ ｓｅｔｅｄ ｕｐ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｍｏｔｏｒ ｒｕｎｎｉｎｇ ｓｔａｔｅ，ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｎｏ—ｌｏａｄ ｍｏｔｏｒ，ｌｏａｄｉｎｇ，ａｃｃｅｌｅｒａｔｅ，ｓｌｏｗ，ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅ１． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ；Ｖｅｃｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉＣＳ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
《5－1三相交流异步电动机矢量控制程序》
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