基于MATLAB的按转子磁链定向的异步电动机仿真课程设计

摘
要： 利用 Ｍａａቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｉ ｕ ｎ ｔ ｂＳｍ ｌ ｋ制作 了异步 电动机矢量控制仿 真中所需 的三 个转子磁链计算 模型及异步 电动机 ｌ ｉ
矢量模 型 ， 探讨了这些模 型的实际使用 问题 。为方便教学和学生实验使用 ， 还对这些模型进行 了封装。 关键词 ： 转子磁链计算模 型； 异步电动机矢量模 型 ； ｔｂ Ｓｍ ｌ ｋ Ｍａａ ；ｉｕｉ ｌ ｎ 中图分类号 ： Ｍ３ ３ Ｔ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ： ０ １ ４—７ １ （０ ８ ０ － ０ １— ４ ０ ０ ８ ２ ０ ） １ ０ ３ ０
０前
言
目前对 异 步 电动 机 控制 系 统进 行 仿真 时 ， 用 所
为此 ， 利用 Ｍａ ａ ｉ ｕｉｋ制 作 了异 步 电动 机 ｔ ｂ Ｓｍ ｌ ｌ ｎ 矢 量控 制仿 真 中所 需 的三个转 子磁链 计算模 型及 异
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（ ａｊ ｇＩｓｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ａｊ ｇ １ ７ Ｃ ｉａ Ｎ ｎｉ ｎｔｕｅ ｆ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｎ ｎｉ １ ， ｈｎ ） ｎ ｉ Ｔ ｏ ｎ ２ １６
Ａｂｓｒ ｔ： ｅ ｖ ｃｏ ｄ ｌ ｎ ｏｖｎｇ ｔ ｅ ｏｏ ｕｘ ｌｎ ａ ｅ ａ ｃ ａ ｉｎ ｍｏ ｅｓ ｏ ｎ ｕｃｉｎ ｍｏ ｏ ｓｗｅ ｅ ｂｕｌ ｔ ｔ ａｃ Ｔｈ ｅ ｔｒｍｏ ｅ ｓｉ ｖ ｌｉ ｈｒｅ ｒ ｔｒｆ ｉ ｋ ｇ ｓ ｃ ｌｕｌｔｏ ｄ ｌ ｆｉｄ ｔｏ ｔｒ ｒ ｉｔｗｉｈ ｌ Ｍ ａｌｂ／ ｍｕｌｎ Ｔｈ ｓ ｄｅｓｗｅｅ ｎｅ ｄｅ ｏ ｅ ｔｒｃ ｎｔｏ ｙ ｔ ｔａ Ｓｉ ｉ ｋ． ｅ ｅ ｍｏ ｌ ｒ ｅ ｄ ｆｒｖ ｃｏ ｏ ｒ ｌｓ ｓｅｍ ｉ ａ ｉｎ ｏ ｎ ｕｃｉｎ ｍｏｏ ｓ Ｉ ｄ ｔ ｎ，ｈ ｒ ｃ ｓｍｕｌｔｏ ｆｉ ｄ ｔ ｔｒ ． ｎ ａ ｄｉｏ ｔ ｅ ｐ ａ — ｏ ｉ ｔｃ ｐ ｉａｔ ｎ ｐ ｏ ｌ ｍｓａ ｕｔｔｅ ｍｏ ｅ ｓｗｅｅ ｄｉｃ ｓ ｄ， ｎｄ ｔ ｅ ｍｏ ｌ ｒｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｅ ｃ ｆｕ ｉｇ ｔ ｅ ｏ ｅ ｃ ｎ ｉａ ａ ｐｌｃ ｉ ｒ ｂ ｅ ｂｏ ｈ ｄ ｌ ｒ ｓ ｕｓ ｅ ａ ｈ ｄｅｓ ｆ ｈ ｏ ｖ ｎｉｎ ｅ ｏ ｓｎ ｈ ｍ ｎ ｔａ ｈｉｇ ｌ ｏ ｏ ａ ｄ ｍａ ｉ ｇ ｅ ｐ ｒｍｅ ｓ ｗｅ ｅ ｍａ ｋｅ ｎ ｋ ｎ ｘ ｅｉ ｎｔ ｒ ｓ ｄ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ：ｏ ｏ ｕｘ ｌｎ ａ ｅ ａｃ ａ ｉｎ ｍｏ ｌ ｖ ｃｏ ｄ ｌ ｆｉｄｕ ｔｏ ｔ ｒ ； ｔａ ／Ｓ ｍｕ ｉｋ ｄｓ ｒ ｔｒｆ ｉ ｋ ｇ ｓｃ ｌｕｌｔｏ ｄｅｓ； ｅ ｔｒｍｏ ｅ ｓｏ ｎ ｃ ｉｎ ｍｏ ｏ Ｍａ ｌｂ ｉ ｌｎ ｌ ｓ

主电路模型的建立与仿真参数设置。
主电路主要由电动机本体模块、电机测量单元模块、逆变器和电源组成。电机测量模块参数根据仿真需要进行设置，本次仿真是为了观测定子磁链波形，故只选择了定子磁链物理量。电源模块参数设置为780V，电机本体参数设置有一些特点。在第六章对于电压空间矢量控制分析中已经指出，当忽略定子电阻时，定子三相绕组合成电压方向就与磁链方向正交。为了说明电压空间矢量调速系统的意义，故把交流异步电动机定子绕组的电阻取为零，其它参数如图8-17所示。逆变器也是选用Universal bridge ，在参数设置的对话框中桥臂数Number of bridge arms取3，电力电子器件取理想开关器件Ideal Switches。其它为参数默认值；交流电动机的负载取1。
电流跟踪滞环调速系统仿真模型
主电路模型建立与参数设置
主电路模型是由异步电动机本体模块、电机测量模块、逆变器模块、直流电源等组成。电动机模块和负载模块与上节相同。直流电源参数改为780V。在电机测量单元模块定子电流输出上，采用Demux模块把三相定子合成信号分解，目的是为了检测一相电流波形。然后再用Mux模块把三个定子电流信号合成输入到电流滞环控制器；逆变器是选用Universal bridge ，在参数设置的对话框中桥臂数Number of bridge arms取3，电力电子器件取IGBT/Diodes。其它为参数默认值；负载转矩取5。
交流电机参数对话框
控制电路模型的建立与仿真参数设置
控制电路中由Clock模块、Matlab Fcn模块组成。Clock路径为：Simulink/Sources/Clock。参数设置Decimation为100。此模块表示输出时间。在控制电路中，本次仿真采用Matlab Fcn模块，其路径为Simulink/User-Defined Functions/Matlab Fcn。此模块参数设置如图8-18所示，即在Matlab function编辑框中写入一个函数名chenzhong37。

基 于 ＭＡ Ｌ Ｂ的 ＴＡ 异步 电动 机 矢量控 制 系统 的仿 真
尚 敬 ， 基 士 胡
（ 南 交通 大 学 磁 浮 列 车 与磁 浮 技 术研 究 所 ， 川 成 都 西 四 ６０３ ） １０ １
摘 要 ： 中 提 出 一 种 异 步 电 动 机 矢 量 控 制 系 统 方 案 ， 中 引 入 了 一 种 转 子 磁 通 观 测 器 ， 在 此 基 础 上 文 其 并 设 计 了 一 个 典 型 的矢 量 控 制 系统 ，然 后 利 用 ＭＡ Ｌ Ｂ ＳＭＵ Ｋ 仿 真 软 件 对 该 控 制 系 统 进 行 建 模 与 仿 真 研 Ｔ Ａ ／ Ｉ ＵＮ
ｌ 交 流 调 速 矢 量 控 制 系 统 的 结 构 图
本 系 统结 构 如 图 １所 示 ， 用 电压转速 、磁 链 闭 环控 制 系统 解耦 性
能 ， 加 了 一 个 转 矩 控 制 内环 ． 时 ， 链 对 转 矩 的 影 增 这 磁
一
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维普资讯
电力 机 车 技 术 ・０ ２年 第 ４期 ２０
内环 的 抑制 ， 而 改善 了转 速子 系 统 ， 它少 受 磁链 变 从 使
有 大 电容 滤波 ， 为整 流侧 输 出 为理 想 的直 流 电 压 ， 认 所
收 稿 日期 ： ０ ２ ０ — ８ ２ ０ — ３ １
响相 当于对 转 矩 内环 的一 种 扰 动作 用 ， 因而 受 到转 矩
作 者 简 介 ： 敬 ， ．５岁 ， 南 交通 大 学 磁 浮 列 车 与 磁 浮技 术 研 究 所 在 读 硕 士 研 究 生 ． 究 方 向 为 系统 仿 真 与 计算 机 实 时 控 制 。 尚 男 ２ 西 研 胡 基 士 ． ，８岁 ． 教 授 ， 事 电 力 电 子技 术 ， 悬 浮 列 车 ． 性 驱 动研 究 工 作 。 男 ４ 副 从 磁 线

第3卷第2期2004年4月 江南大学学报(自然科学版)Journal of Southern Yangtze U niversity(N atural Science Edition) V ol.3　N o.2Apr.　2004　文章编号:1671-7147(2004)02-0115-06 收稿日期:2003-10-09;　修订日期:2003-11-06. 基金项目:教育部重点科技项目(03085)资助课题. 作者简介:李三东(1979-),男,安徽无为人,控制理论与控制工程专业硕士研究生.纪志成(1959-),男,浙江杭州人,工学博士,教授,硕士生导师.主要从事电力电子与电气传动的研究.基于Matlab 永磁同步电机控制系统的仿真建模李三东,　薛花,　纪志成(江南大学通信与控制工程学院,江苏无锡214036)摘　要:在分析永磁同步电机(PMS M )数学模型的基础上,提出了PMS M 控制系统仿真建模的新方法.在Matlab/Simulink 中,建立独立的功能模块:PMS M 本体模块、矢量控制模块、电流滞环控制模块、速度控制模块等,同时进行功能模块的有机整合,搭建PMS M 控制系统的仿真模型.系统采用双闭环控制:速度环采用PI 控制,电流环采用滞环电流控制.仿真结果证明了该方法的有效性,同时该模型也适用于验证其他控制算法的合理性,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路.关键词:永磁同步电机;仿真建模;Matlab ;矢量控制中图分类号:T M 341文献标识码:AModeling and Simulation of PMSM Control System B ased on MatlabLI San 2dong ,　X UE Hua ,　J I Zhi 2cheng(School of C ommunication and C ontrol Engineering ,S outhern Y angtze University ,Wuxi 214036,China )Abstract :Based on the mathematical m odel of the permanent 2magnet synchronous 2m otor (PMS M ),a novel method for m odeling and simulation of PMS M system in Matlab had been proposed.In Matlab/Simulink ,the independent functional blocks and such as PMS M block ,vector controller block ,hysteresis current controller block and speed controller ,ect.,had been m odeled.By the organic combination of these blocks ,the m odel of PMS M could be easily established.In the double loop of control system ,a PI controller was adopted in the speed loop and a hysteresis current controller was adopted in the current loop.The reas onability and validity had been testified by the simulation results.The novel method offers a new platform for designing and debug 2ging actual m otors.K ey w ords :permanent 2magnet synchronous 2m otor (PMS M );m odeling and simulation ;Matlab ;vector control 随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展,永磁同步电机(PMS M )得以迅速推广应用.PMS M 以其体积小、性能好、结构简单、可靠性高、输出转矩大等特点,得到了越来越广泛的应用和重视[1～3].随着PMS M 应用领域的不断拓宽,对电机控制系统的设计要求也越来越高,既要考虑成本低廉、控制算法合理,又需兼顾控制性能好、开发周期短等特点.因此,如何建立有效的PMS M 控制系统的仿真模型成为电机控制算法设计人员迫切需要解决的关键问题[4～6].在Matlab 中进行PMS M 建模仿真方法的研究已受到广泛关注.如采用节点电流法对电机控制系统进行分析,通过列写m 文件,建立PMS M 仿真模型[7～9].这实质上是一种整体分析方法,故在此模型基础上修改控制算法或添加、删除闭环就显得极不方便.为了克服这一不足,作者提出了一种新型的PMS M 建模方法,将控制单元模块化,在Matlab/Simulink 建立独立的功能模块:PMS M本体模块、矢量控制模块、电流滞环控制模块、速度控制模块、转矩计算模块等,对这些功能模块进行有机整合,即可搭建出永磁同步电机系统的仿真模型.这一方法简单快捷,在原有的建模基础上添加、删除闭环或改变控制策略都十分简便,仿真结果证明了该建模方法的快速性和有效性.1　PMS M 的数学模型以二相导通星形三相六状态为例,分析PMS M 的数学模型及转矩特性[2].为便于分析,假设:1)相绕组完全对称,气隙磁场为方波,定子电流、转子磁场分布皆对称;2)忽略齿槽、换相过程和电枢反应等的影响;3)电枢绕组在定子内表面均匀连续分布;4)磁路不饱和,不计涡流和磁滞损耗.则三相绕组的电压平衡方程可表示为u a u b u c=r00rr i a i b i c +L M M M L M MMLp i a i b i c+e a e b e c(1)式中:u a 、u b 、u c 为定子相绕组电压(V );i a 、i b 、i c 为定子相绕组电流(A );e a 、e b 、e c 为定子相绕组电动势(V );L 为每相绕组的自感(H );M 为每两相绕组间的互感(H );p 为微分算子p =d /d t.三相绕组为星形连接,且没有中线,则有 i a +i b +i c =0(2)且 Mi b +Mi c =-Mi a(3)将式(2)和式(3)代入式(1),得到电压方程为u a u b u c=r00r0ri a i b i c +L -M00L -M0L -Mp i a i b i c+e a e b e c(4)定子绕组产生的电磁转矩表达式为T e =1ω(e a i a +e b i b +e c i c)(5)式中ω为电机机械角速度.运动方程为T e -T L -B ω=Jd ωd t=J n p ω(6)式中:T e 为电磁转矩;T L 为负载转矩;B 为阻尼系数;J 为电机的转动惯量;n p 为极对数.2　基于Matlab 的PMS M 系统模型的建立 在Matlab6.5的Simulink 环境下,利用SimP ower 2System T oolbox2.3丰富的模块库,在分析PMS M 数学模型的基础上,提出了建立PMS M 控制系统仿真模型的方法,系统设计框图见图1.图1　PMSM 控制系统仿真建模组成框图Fig.1　B lock diagram of PMSM system composing611江南大学学报(自然科学版) 第3卷　 PMS M建模仿真系统采用双闭环控制方案:转速环由PI调节器构成,电流环由电流滞环调节器构成.根据模块化建模的思想,将图1中的控制系统分割为各个功能独立的子模块,图2即为PMS M建模的整体控制框图.其中主要包括:PMS M本体模块、矢量控制模块、坐标变换模块、电流滞环控制模块、速度控制模块、转矩计算模块和电压逆变模块.通过这些功能模块的有机整合,就可在Matlab/Simulink中搭建出PMS M控制系统的仿真模型,并实现双闭环的控制算法.2.1　PMSM本体模块在整个控制系统的仿真模型中,PMS M本体模块是最重要的部分,反映的是PMS M电机的本质属性.该模块的作用是根据矢量控制模块输出的dq 两相相电压U d、U q求取PMS M的相电流i d、i q,PMS M本体模块结构如图3所示.图2　Matlab/Simulink中PMSM仿真建模整体控制框图Fig.2　B lock diagram for modeling and simulation of PMSM in Matlab/Simulink图3　PMSM本体模块结构框图Fig.3　B lock diagram of PMSM block architecture 对永磁同步电机(PMS M)数学模型的电压方程式(4)进行abc/dq坐标变换,可得dq坐标系下的电压方程式U d=ri q+pΨq+ωΨdU q=ri d+pΨd-ωΨq(7)其中: Ψq=L q i q;　Ψd=L d i d+Ψaf式中:Ψd、Ψq为d、q相定子磁链;Ψaf为转子磁场对定子的交链;L d、L q为d、q相绕组电感.i d子模块的底层结构如图4所示.其中i d、i q子模块的功能是实现式(7),i q子模块的结构与i d子模块相似.图4　i d子模块结构框图Fig.4　B lock diagram of id subsystem block architecture2.2　矢量控制模块PMS M的特点是转子激磁磁场为正弦波,电枢绕组中感应的反电动势为正弦波,逆变器提供给电机的三相相电流也为正弦波[10],因此,可采用矢量控制方法,使非线性、强耦合、多变量的PMS M电机系统降阶、解耦,使之具有更优的动态品质.矢量控制的基本思想是:把三相静止坐标系下的定子交流电流i a、i b、i c,通过三相/两相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流iα、iβ,再经转子磁场定向的旋转变换,等效成两相旋转坐标系下的电流i d、i q.i d相当于直流机的励磁电流,i q相当于直流机的电枢电流.矢量控制模块实现的就是PMS M的矢量控制算法,将电流转换为电压,由两个子模块构成:abc/αβ模块和αβ/dq模块.abc/αβ子模块实现的是abc三711　第2期李三东等:基于Matlab永磁同步电机控制系统的仿真建模相向αβ两相的变换,底层结构如图5所示,输入为abc 三相相电压U a 、U b 、U c (可由电压逆变模块给出的三相端电压信号计算得到),输出即为αβ坐标系下的两相参考相电压U α和U β,这一功能由abc/αβ电压变换式(8)实现 Uα=23[U a -12(U b +U c )]U β=(U b +U c )/3(8)图5　abc/αβ的结构框图Fig.5　B lock diagram of abc/αβblock architecture αβ/dq 子模块的作用是实现的是αβ两相静止坐标系向dq 两相旋转坐标系的变换,底层结构如图6所示,输入为位置信号θ和abc/αβ模块给出的αβ两相相电压U α和U β,输出为dq 坐标系下的两相相电压U d 和U q ,这一功能由αβ/dq 电压变换式(9)实现 U q =U αcos θ+U βsin θU d =-U αsin θ+U βcos θ(9)图6　αβ/dq 的结构框图Fig.6　B lock diagram of αβ/dq block architecture2.3　坐标变换模块坐标变换模块实现的是dq 旋转坐标系下的两相相电流i d 、i q 向abc 静止坐标系的三相相电流ia 、i b 、i c 的等效变换.与矢量控制模块类似,由两个子模块构成:dq/αβ模块和αβ/abc 模块.dq/αβ模块实现的是dq 两相向αβ两相的变换,模块的底层结构如图7所示,功能由dq/αβ电流变换方程式(10)实现i α=i d cos θ+i q sin θi β=i d sin θ+i q cos θ(10)图7　dq/αβ的结构框图Fig.7　B lock diagram of dq/αβblock architecture dq/αβ模块的作用是实现的是αβ两相向abc 三相的变换,模块的底层结构如图7所示,功能由αβ/abc 电流变换方程式(11)实现:i a =i αi b =-12(i α-3i β)i c =-12(i α+3i β)(11)图8　αβ/abc 的结构框图Fig.8　B lock diagram of αβ/abc block architecture2.4　电流滞环控制模块电流滞环控制模块实现的是PMS M 的滞环电流控制方法,输入为三相参考电流i 3a 、i 3b 、i 3c 和三相实际电流i a 、i b 、i c ,输出为逆变器控制信号,模块结构如图9所示.当实际电流低于参考电流且偏差大于滞环比较器的环宽时,对应相正向导通,负向关断;当实际电流超过参考电流且偏差大于滞环比较器的环宽时,对应相正向关断,负向导通.选择适当的滞环环宽,即可使实际电流不断跟踪参考电流的波形,实现电流闭环控制.2.5　速度控制模块速度控制模块的结构较为简单,如图10所示,单输入:参考转速和实际转速的差值;单输出:三相参考相电流的幅值I s .其中,K i 为PI 控制器中P (比例)的参数,K/T i 为PI 控制器中I (积分)的参数,Saturation 饱和限幅模块将输出的三相参考相电流的幅值限定在要求范围内.811江南大学学报(自然科学版) 第3卷　图9　电流滞环控制模块结构框图Fig.9　B lock diagram of hysteresis current controllerblock architecture图10　速度控制模块结构框图Fig.10　B lock diagram of speed controller block architec 2ture2.6　转矩计算模块PMS M 数学模型中的电磁转矩式(5)进行abc/dq 变换,可得电磁转矩 T e =3n p [(Ψaf i q +(L d -L q )i d i q )]/2(12)根据式(12)可建立如图11所示的转矩计算模块,模块输入为两相相电流i d 、i q ,通过加乘模块即可求得电磁转矩信号T e ,图11中的F af 指代Ψaf .同时根据式(6),由电磁转矩、负载转矩以及摩擦转矩,通过加乘、积分环节,即可得到转速信号,求得的转速信号经过积分就可得到电机位置信号,可用于矢量控制模块、坐标变换模块中相电压或相电流的计算,以及电压逆变模块中电机运行状态的确定.图11　转矩计算模块结构框图Fig.11　B lock diagram of torque calculator block architec 2ture2.7　电压逆变模块电压逆变模块实现的是逆变器功能,输入为位置信号和电流滞环控制模块给出的逆变控制信号,输出为三相端电压.该模块可采用Matlab6.5中Sim 2P owerSystem T oolbox2.3提供的通用逆变模块搭建,只需3对IG BT 功率开关器件,反向并联续流二极管,根据电流滞环控制模块给出的控制信号,控制6个开关器件顺序导通和关断,从而产生三相端电压输出.3　仿真结果作者基于Matlab/Simulink 建立了PMS M 控制系统的仿真模型,并对该模型进行了PMS M 双闭环控制系统的仿真实验.PMS M 电机参数设置为:电机功率P =1.2kW ,直流电压U =220V ,定子相绕组电阻R =4.2Ω,定子d 相绕组电感L d =0.026H ,q 相绕组电感L q =0.065H ,转动惯量J =0.0018kg ・m 2,额定转速n e =1800r/min ,极对数n p =2.为了验证所设计的PMS M 控制系统仿真模型的静、动态性能,系统空载启动,待进入稳态后,在t =0.4s 时突加负载T L =1Nm ,可得到系统转速、转矩、a 相电流和a 相反电动势仿真曲线如图12～图15所示.由仿真波形可以看出:在n e =1800r/min 的参考转速下,系统响应快速且平稳,相电流和反电动势波形较为理想;启动阶段系统保持转矩恒定,因而没有造成较大的转矩和相电流冲击,参考电流的限幅作用十分有效;空载稳速运行时,忽略系统的摩擦转矩,因而此时的电磁转矩均值为零;在t =0.4s 时突加负载,转速发生突降,但又能迅速恢复到平衡状态,稳态运行时无静差.仿真波形图13中,突加负载后,电磁转矩略有增大,这主要是由电流换向和电流滞环控制器的频繁切换造成的.仿真结果证明了本文所提出的这种新型PMS M 仿真建模方法的有效性.4　结　论在分析PMS M 数学模型的基础上,提出了一种PMS M 控制系统仿真建模的新方法,将该方法应用于Matlab/Simulink 环境下PMS M 模型的设计,采用矢量控制与经典的速度、电流双闭环控制方法对该建模方法进行了测试,仿真实验结果表明:波形符合理论分析,系统能平稳运行,具有较好的静、动态特性.采用该PMS M 仿真模型,可以便捷地实现、验证控制算法,只需对部分功能模块进行替换或修改,就可实现控制策略的改换或改911　第2期李三东等:基于Matlab 永磁同步电机控制系统的仿真建模图12　转速响应曲线Fig.12　Speed response w aveform图13　转矩响应曲线Fig.13　Torque response w aveform图14　a 相电流波形Fig.14　Current w aveform of a ph ase图15　a 相反电动势波形Fig.15　Em f w aveform of a ph ase进,不仅可以节省控制方案的设计周期,快速验证所设计的控制算法,更可以充分利用计算机仿真的优越性,通过修改系统参变量或人为加入不同扰动因素来考察不同实验条件下电机系统的动、静态性能,或者模拟相同的实验条件,比较不同控制策略的优劣,为分析和设计交流异步电机控制系统提供了有效地手段和工具,也为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路.参考文献:[1]MI LLER T J E.Brushless Permanent 2Magnet ,Reluctance M otor Drives[M].Ox ford New Y ork :Clarendon Press ,1989.[2]PI LLAY P K RISH NAN R.M odeling ,simulation and analysis of permanent 2magnet m otor drives ,Part Ⅰ:The permanent 2magnet syn 2chronous m otor drive [J ].IEEE T 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,2001,12-17:479-485.(下转第126页)要的贡献,但以此必要条件作为蕴涵成立的充分条件来使用却是不适当.与Lewis提出的严格蕴涵概念相比,上述关于实质蕴涵意义及其问题的解释是直观和明确的,并具有更为普遍的意义.Lewis试图通过增加模态词必然与可能来改进实质蕴涵关于蕴涵意义的解释,但文中的分析却表明他的严格蕴涵概念与亚里士多德基于命题间内容联系的推断是有本质区别的.在此基础上,文中提出了一种新的意义蕴涵概念.根据这一概念,亚里士多德基于命题间内容联系的推断可以得到合理解释,而另一方面,那些困扰实质蕴涵概念的蕴涵怪论在这里却不会出现.鉴于蕴涵是逻辑学里一个十分重要的概念,因此,该工作对逻辑理论研究具有十分重要的意义.参考文献:[1]BRADSH AW M.An introduction to so ftware agents[A].In:Bradshaw M ed,So ftware Agents[C],Menlo Park,C A:AAAI Press,1997.[2]SINGH M P.Multiagent System:a Theoretical Framework for Intention[M].Know2How,and Communication.Berlin:Springer2Ver2lag,1994.[3]WOO LDRIDGE M J,J ENNING S N R.Intelligent Agents:Theory and practice[J].K now ledge E ngineering R eview,1995,10(2):115-152.[4]刘大有,杨鲲,陈建中.Agent研究现状与发展趋势[J].软件学报,2000,11(3):315-321.[5]郑文辉,梁庆寅,吴志雄,等.逻辑导论[M].广州:中山大学出版社,1996.[6]陆汝钤.人工智能[M].北京:科学出版社,1996.[7]阿・谢・阿赫曼诺夫.亚里士多德逻辑学说[M].马兵译.上海:上海译文出版社,1980.[8]格雷林.哲学逻辑引论[M].牟博译.北京:中国社会科学出版社,1990.(责任编辑:戴陵江,邢宝妹)(上接第120页)[6]BO LOPI ON A JOUVE D PAC AUT R.C ontrol of permanent 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摘要本文首先介绍了永磁同步电机的国内外发展状况，然后介绍了永磁同步电机的结构及原理，接着建立了永磁同步电机的数学模型，并在此基础上用MATLAB 进行了仿真，最后进行了仿真及仿真结果的分析。

永磁同步电机是具有非线性、强耦合性、时变性的系统，在运行过程中会受到负载扰动等多因素影响。

以往研究永磁同步电机的做法是在硬件上搭建一个平台进行模拟，但是这样在做实验中难免会造成一些损失，而且硬件上的反馈会比较长研究周期长。

目前在国内外关于永磁同步电机调速系统的研究现状上来讲，基于MATLAB环境下仿真模型的构建下进行研究，这可极大的缩短研究周期和研究成本。

在利用MATLAB仿真模型研究永磁同步电机时，我们可以把那些扰动因数做成模拟信号给予模型，这样可以准确的定性分析实验得出结论。

关键字：永磁同步电机，空间矢量调制，MATLAB仿真，数学模型。

ABSTRACTIn the first, this paper introduces the domestic and international development status of Permanent Magnet Synchronous Motor(PMSM), gives a explanation about its basictheory, structure. Then it builds a mathematical model, and uses MATLAB to simulate that model.The PMSM is a nonlinear, strong-coupling and time-varying system, so in the operation process, it will be influenced by many factors such asload disturbance. Therere, it is necessary to take action when researching the control method of PMSM. The former research method is setting up a platform on hardware to perform experimensbut it is undesirable, because it often cause some loss, and the feedback cycle is longer than research cycle. As fordomestic and international current situation on the research of PMSM, it is obvious that researching under the simulation model created by MATLAB could greatly reduce the cost and cycle of researchment. When using MATLAB to build simulation model on the research of PMSM, we can transform these disturbance factors into analog signal, making a qualitative analysis to draw conclusions from them.Keywords：PMSM, SVPWM, MATLAB simulation, mathmatical model目录摘要 (I)ABSTRACT .............................................. I I 目录............................................... I II 第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究的目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国内研究历史及现状 (2)1.2.2 国外研究现状及趋势 (2)1.3 本文的主要内容 (3)第二章永磁同步电机调速系统的结构和数学模型 (5)2.1 引言 (5)2.2 永磁同步电机调速系统的结构 (5)2.3 永磁同步电机调速系统的数学模型 (6)2.3.1 PMSM在ABC坐标系下的磁链和电压方程 (6)坐标系下的磁链和电压方程 (8)2.3.2 PMSM在02.3.3 PMSM在dq0坐标系下的磁链和电压方程 (9)2.4 永磁同步电机的控制策略 (11)2.5 本章小节 (12)第三章永磁同步电机矢量控制及空间矢量脉宽调制 (14)3.1 引言 (14)3.2 永磁同步电动机的矢量控制 (14)3.3 空间矢量脉宽调制概念 (15)3.4 SVPWM模块的建立 (17)3.5 本章小结 (23)第四章基于Matlab的永磁同步调速系统仿真模型的建立 (24)4.1 引言 (24)4.2 MATLAB软件的介绍 (24)4.3永磁同步电机调速系统整体模型的建立 (25)4.4仿真参数调试及结果分析 (28)4.5本章小结 (29)第五章总结与展望 (30)5.1全文总结 (30)参考文献 (31)致谢 (33)第一章绪论1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景随着电力电子技术、微电子技术和现代电机控制理论的发展，交流调速系统逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，交流调速系统应用越来越广泛。

关键词 ： 异步电动机
坐标
动态
仿真
标 系变换到二相静止 的 卢 、坐标 系 ， 避开了求解 定、 转子 间的非线性 强耦合关 系 ， 两者在求解 使
过 程 中没有 互感 的耦 合关系 。 三相／ 二相 的变换
矩 阵如下【 ｌ Ｊ
Ａｂ ｔ ａ ｔＴｈ ｙ ａ ｃｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｍｏ ｅ ｆ ｓ ｎ ｈ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｅｄ ｎ ｍｉ ｉ ｌ ｔ ｄ ｌ ｙ ｃ ｒ ． ｏ ｏ ａ
定子 电压方程
在产生相同的旋转磁动势的基础上 ， 建立三相 交
・８・ ２ ０ 年第 １ 《 １ ０７ 期 电机 技 术》
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卿
５
理论与设计
标系 中定 、 转子磁链以及 电动机 电磁转矩等各有
（３）
＋
Ｒ１ ＋
关仿真模型 。 ２１ 定子 及转子磁链仿真模 型 ． 由方程（ ×４Ｘ 建立 电动机定 、 ３ ７） 转了磁链 的仿真模型 ， 图１ 示 。 如 所 该模 型的输 入参数 为
ｎ ｕｓｍ ｏ ｏ ｓ ｅ ｔ ｂ ｉｈｅ ｎ ｔ ａ ｅ ｏ ａ ｌ ｂ ｏ ｔ ｒ ｗａ ｓ ａ ｌｓ ｄ ｏ ｈｅ ｂ ｓ ｆＭ ｔａ ／ Ｓ ｍｕ ｉｋｂ ｈ ｔｔｃｃ ｏ ｄｎ ｔ ｙ ｔｍ ｔ ｗｏｐ ａ ｅ ｉ ｌ ｙｔ ｅｓａｉ ｏ ｒ ｉａｅｓ ｓｅ ｗｉｈｔ ｈ ｓ ｓ ｎ
及高阶次 ， 使得传统的分析方法很难应用于对异
步 电动机的精确分析 。 近代计算机仿真技术的发 展， 使这种精确分析成 为可能 ， 为制 定更完善 并
［
［
ｐ ｕ］＝Ｃ Ａ Ｈ ｕ ］ ｏ ３２ Ｂ ｃ ｓ［ ．
】 ＝Ｃ … 【 ３２ 】
（） ２

课程设计任务书系部：电气工程与自动化系专业：电气自动化技术班级：Z110451-54 课程名称：运动控制系统设计题目1：转速、电流双闭环系统的MATLAB仿真设计内容与要求：1.利用直流调速双闭环控制系统的工作原理设计出一个转速电流双闭环直流晶闸管调速系统。

2.掌握直流双闭环系统的原理，了解直流电动机的基本参数，熟练掌握电流环的仿真与转速环的仿真设计题目2：转速、磁链闭环控制的矢量控制系统原理分析及MATLAB仿真设计内容与要求：1.矢量控制系统的原理及模型的建立，搭建带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制调速系统的simulink模型，并用MATLAB最终得到仿真结果2.掌握矢量控制系统的原理，了解带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制调速系统，熟练操作MATLAB仿真。

设计题目3：带电流截止负反馈的转速单闭环直流调速系统设计内容与要求：1．介绍带电流截止负反馈闭环控制系统，计算仿真需要的参数2．介绍matlab软件，建立转速单闭环系统仿真模型进行仿真3．建立带点流截止负反馈环节进行仿真4．比较结果进行原理分析设计题目4：直流PWM-M可逆调速系统的设计与仿真设计内容与要求：1．设计直流PWM调速系统，设计转速调节器、设计电流调节器，建立MATLAB 仿真2．介绍PWM调速系统，分析系统工作原理，进行可逆系统工程仿真设计题目5：不可逆转速、电流双闭环直流调速系统的设计设计内容与要求：1．不可逆转速电流双闭环直流调速系统电路的设计,系统器件的选择和确定。

2．系统调节器参数的设计。

3．按课程设计的格式要求撰写课程设计说明书。

设计题目6：直流双闭环调速系统设计设计内容与要求：1．对PWM的双闭环直流调速系统进行研究并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统2．熟练掌握PWM控制系统的原理，熟练操作设计中变换器、调节器等设计题目7：转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统设计内容与要求：1．转速开环恒压频比控制的交流异步电动机调速系统的分析2．基频以下的调速分析3．基频以上的调速分析4．元器件的参数设置设计题目8：直流调速系统的设计设计内容与要求：1．直流调速系统主电路设计2．转速调节器ASR及电流调节器ACR的设计3．用simulink对电流环进行仿真4．用simulink对转速环进行仿真5．转速和电流稳态无差，电流超调量小于5%、转速超调量小于10%设计题目9：逻辑控制无环流直流可逆调速系统设计内容与要求：1．采用直流电动机作为被控对象2．采用逻辑控制无环流直流可逆调速系统消除晶闸管之间的环流，电机采用可逆接线线路3．对系统进行仿真，给出仿真结果设计题目10：可逆逻辑无环流直流调速系统设计内容与要求：1．设计和分析可逆逻辑无环流直流调速系统2．系统能进行平滑的速度调节，稳定工作3．系统中设有保护装置，且有制动措施、4．系统中的无环流逻辑装置能在电动机转矩极性需要反向时实现两组电流桥的切换设计题目11：转差频率控制的异步电机矢量控制系统的MATLAB仿真设计内容与要求：1．进行转差频率控制的异步电动机矢量控制系统原理分析建立仿真模型2．观测定子电流、转子电流、三相线电压、电磁转矩、转矩和转速设计题目12：双闭环直流调速系统设计与仿真设计内容与要求：1．分析双闭环系统的工作原理2．改变调节器参数，分析对系统动态性能的影响3．建立仿真模型设计题目13：转速、电流反馈控制系统设计与仿真设计内容与要求：1．转速、电流反馈的动态数学模型和动态过程分析2．控制系统的动态性能指标分析3．调节器的工程设计4．MATLAB 仿真设计题目14：转速电流双闭环直流调速系统的设计设计内容与要求：1．介绍直流双闭环调速系统的性能及系统原理图。

评分：_________课程报告电机与拖动基础学院机自学院专业电气工程及其自动化学号 15122204学生姓名张紫靓课程电机与拖动基础电机与拖动基础报告一、固有机械特性及降压Matlab程序如下：固有机械特性：U1=220;m=3;p=3;f1=50;R1=2.08;R20=1.53;X1=3.12;X20=4.25;s=-0.4:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;T=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);plot(-T,-n);hold on;MATLAB仿真图像：降压：m=3;p=3;f1=50;R1=2.08;R20=1.53;X1=3.12;X20=4.25;s=0:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:3if k==1;U1=220;else if k==2;U1=200;else U1=150;endendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：二、定子串电阻程序：U1=220;m=3;p=3;f1=50;R20=1.53;X1=3.12;X20=4.25;s=0:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:3if k==1;R1=2.08;else if k==2;R1=5.08;elseR1=10.08;endendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：三、定子串电抗：程序：U1=220;m=3;p=3;f1=50;R1=2.08;R20=1.53;X20=4.25;s=0:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:3if k==1;X1=3.12;else if k==2;X1=6.12;elseX1=10.12;endendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：四、转子串电阻U1=220;m=3;p=3;f1=50;R1=2.08;X1=3.12;X20=4.25;s=0:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:5if k==1;R20=1.53;else if k==2;R20=3.53;else if k==3R20=5.53;else if k==4R20=7.53;else k==5R20=10.53;endendendendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：。

基于MATLAB的电力系统仿真摘要：目前，随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长，电力系统规模越来越庞大，超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用，这对于合理利用能源，充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。

另一方面，随着国民经济的高速发展，以城市为中心的区域性用电增长越来越快，大电网负荷中心的用电容量越来越大，长距离重负荷输电的情况日益普遍，电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色，电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。

随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高，电力系统中许多计算和控制问题日益复杂，从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小，因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。

电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行，可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。

本文根据电力系统的特点，利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型，得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果，并分析了这一暂态过程。

通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。

关键词：电力系统；三相短路；故障分析；matlab仿真Electric Power System Simulation Base on MATLABAbstract：Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a directThis paper base on the characteristics of the power system, using the software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.Key words: Power system ；Three-phase short-circuit ；Fault analysis ；MATLAB simulation第一章绪论1.1 我国电力系统情况简介电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统。

三相异步电动机直接启动matlab 仿真1.问题描述从三相异步电动机固有机械特性可知，如果在额定电压下直接启动电动机，由于最初启动瞬间主磁通将减少到额定值的一半左右，功率因数又很低，所以启动电流相当大。

本次仿真所用电机为matlab 中simulink 中默认电机，其参数为Pn =184.5 KW，Un =400 V，fn =50 Hz, Un =1 487 r/min, 定子电阻Rs=0.5968Q，定子电感Ls=0.0003495H 转子电阻Rr=0.6258Q，转子电感Ls=0.005473H,,励磁互感Lm=0.0354H,转动惯量J=0.05kg・ m2,摩擦系数F=0.005879N・m • s,极对数p=2。

选择鼠笼式squirrel-cage。

T Openparame闯Block Parameters: Asynchronous Machine SI UnitsAsynchronous Machine (mask) (Link)Implements a three-phase asynchronous machine (wound rotor, squirrel cage or double squirrel cage) modeled m a selectable dq rsference frame (rotor, stator, or synchronous). St at o r and rot or windings are connected in wye to an internal neutral point.Configuration Paraaneters | Advanced | Load FlovRotor type:r"M," ...... .. ....... . .. . . . .. ..... ... ....... . ..^quirreHcagePreset parametersSquirrel-cage preset model; NoDouble squirrel-cage preset model:QK __ I | Cancel ] ； Eelp | 也ply Mechanical input:| Usesignal电机参数2•仿真模型搭建仿真时间0.5s, Solver选择ode23tb，选择模块为powergui, three-phase programmable voltage source, asynchronous machine siunits, bus selector, gain, scope3•结4 ScopelFile lools View Simulation Help 画〒I嚼& nt> ~ 各* t mt券童〒从上到下依次为定子电流，转子电流，转速，机械转矩vRotor currentir a tA><SiaiQr current is a (AA■1601^00起动过程不到0.2s结束，起动速度较快。

到转 子 的 同步 坐标下 ，在 经过 电流环Ｐ 调 节 出适 当的 Ｉ 电压 矢 量 ，经过 空 间 矢 量 发生 器 后 去 控 制 三 相逆 变
器。
ｌ ＭＰ ３ ｔ ｎ 拈 Ｃ Ｒ ｃ 口
ｔ ｜ Ｚ ｔ ｎ ｃ 口 ∞ Ｄ ｂ ０
ｔｎ 口 。
由式 １ 可知
Ｒ５ Ｌ Ｐ ＋ 国 ｓ Ｌ
出
一 ｓ Ｌ
Ｌ ｐ
Ｔ
Ｒ４＋Ｌ Ｐ ｍ ． ｓ Ｉ Ｌ｜ ｄ ０ Ｒ ＋三 Ｐ ０ △∞ Ｒ，
Ｏ ０
Ａ￣Ｌｍ ０ Ｏ ｅ
１２ 矩方程 ． 转
。 ＝ 一 等
㈩
上式表 明 ，当 恒定 时 ，无论是稳态 还是动态过 ，
Ｔｎ（ － ａｖｉ ＝．ｉ Ｌ， ￣， ｒ ｕ
Ｌ 一 ｃ Ｊ 苦 ｒ２ 羔 一 ％＝ （） 昔
程 ，转差角频率 △ ∞都是异步 电动机的转矩电流分量
９ 信息系统工程 １ ０１ ０ ０ ０ １． ． ２ １２
Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ 技术应用 Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ 成正 比。
统的构成及 基本算法 。仿真和实验结果表明 ，系统有较
由上 式可知 ，转子磁链 ， 唯一 由定 子电流矢量 的 励 磁电流分量 产生 ，与定 子电流矢量的转矩 电流分 量 ｉ 无关 ，这充分说 明了异步电动机矢量控制系统按 转子全磁链 定向可 以实现磁通和转矩 电流的完全解耦 ； 还表明了 ，、 和 之间的传递 函数是一个一阶 陨性环 ｝ ，
电流 ） 分别加 以控制 ，即磁通 电流分量和转矩 电流分量 二者 完全解耦 ，从而获得类似 于直流调速系统 的动态性 能 。因此 ，比较伊 布电动机 三种磁场 定 向方 法可 以看
二 、矢量控 制 系统 的控 制方 程式

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：武汉理工大学题目: 无速度传感器的矢量控制系统仿真初始条件：电机参数为：额定电压U=380V、频率50=、定子电阻s R=0.252Ω、f Hz额定功率P=2.2KW、定子自感L=0.0016H、转子电阻r R=0.332Ω、额定转速sn=1420rpm、转子自感r L＝0.0016H、级对数p n＝2、互感m L＝0.08H、转动惯量J=0.6Kgm2要求完成的主要任务:（1）设计系统原理图;（2）用MATLAB设计系统仿真模型；（3）能够正常运行得到仿真结果,包括转速、转矩等曲线，并将推算转速与实际转速进行比较参考文献：[1] 洪乃刚.《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》.北京：机械工业出版社，2005:212-215时间安排：2011年12月5日至2011年12月14日，历时一周半，具体进度安排见下表指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质，要获得高动态调速性能，必须从动态模型出发，分析异步电动机的转矩和磁链控制规律，研究高性能异步电机的调速方案。

矢量控制是目前交流电动机较先进的一种动态模型,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。

无速度传感器控制的高性能通用变频器是当前全世界自动化技术和节能应用中受到普遍关心的产品和开发课题。

本文介绍无速度传感器的矢量控制系统的原理和Matlab仿真。

关键词：矢量控制、无速度传感器、Matlab目录1矢量控制概述 (1)2无速度传感器矢量控制系统 (1)3无速度传感器矢量控制方法 (2)4无速度传感器矢量控制系统SIMULINK分析 (3)5仿真结果分析 (8)6学习心得 (9)7参考文献 (1)无速度传感器的矢量控制系统仿真1矢量控制概述空间矢量法是一种应用于交流电机变频调速领域的最重要的闭环控制技术之一，并且常用于交流电机动态建模。

通过改变 ０来改 变异 步 电动 机 的 转矩 ，进 而 改 变 转
速 ．具体 办法就是 通 过 改变 电压 空 间 矢量 来 控 制定
子 磁链 的旋 转速度 ，使其走 走停 停 ，从 而使 ０不 断变
化 ，达到 调节 电动机转矩 的 目的．
图 １ 直 接 转 矩 控 制 系统 的 框 图
２ 仿 真模 型 的建 立
后 的实际 系统开 发 做 好铺 垫 ．采用 总 分 总 的建 模步 骤 ．首 先 ，将 整个 系 统按 照 算 法 分 成几 个 子 模块 ，然 后 ，利 用 Ｓｉｒｎｕｌｉｎｋ中的基 本 模 块 分 别构 建 各 个 子 系 统 ，通 过封装 技术 将 它们 封装 ．最后 ，把 各 个 子模 块连接 起来 ，构成 整个 系统 的仿 真模 型．系统 的仿真 模 型 如图 ２所 示 ． ２．１ 磁 链与转 矩观 测模 块
Ｌ ｏ ‘
（１）
式 中 ， 为定 子 磁链 空 间矢 量 ； ，为 转 子 磁链 空 间
矢量 ；０为定 子磁链 与转 子磁链 间 的夹角 ； 为 电动
机转矩 ，单位 Ｎ·ｍ； 为电机总漏感 ，单位 Ｈ．
为 充分 发挥 电动机 性 能 ，应保 持 定 子磁 链 幅值
为额定值 ，而转子 磁 链 幅值 由负 载 决定 ．因 此 ，可
ＺｔｔＡＮＧ Ｃｈｕｎ－ｘｉ， ＺＨＡＮＧ Ｊｕｎ－ｘｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｍ＇ｂｉｎ Ｕｎｉｖ，Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．，Ｈａｒｂｉｎ １５００４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｏｒｑｕｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＴＣ），ａ ＤＴＣ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒ

中图分 类号 ：Ｍ ３２ Ｔ ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ １－ ８４ ２ １ ）５— ０９— ３ １０ ０ ７ （０ １ ０ ０ ２ ０
Ｓｐ ｅ ｖ ｒ ｉｇ Ｓ ｓｅ Ｓｉ ｕａ ｉｎ ｏ ｗｉ ｈ ｄ ｅ ｄ Ｇｏ ｅ ｎｎ ｙ ｔ ｍ ｍ ｌｔ ｆＳ ｔ ｅ ｏ ｃ
Ｋ ｙ ｏｄ ： Ｓ Ｄ （ ｗｔｈ ｄＲ ｌｃ ｎｅＤ ｖｒ） ｓｅｄ ｇｖ ｒｉｇ ｅ ｗ ｒｓ Ｒ Ｓ ｉ ｅ ｅｕｔ ｃ ｒ ｅｓ ； ｐ ｅ ｏｅｎｎ ；Ｍａ ａ ｉ ｕａ ｏ ｃ ａ ｉ ｔ ｂ ｓ ｌｔ ｎ ｌ ｍ ｉ
０ 引 言
法仿真效果并不理想。本文介绍 Ｍ ｔ ｂ ． ａａ７ ６中自带 ｌ 的 Ｓ Ｍ 电机模 型 ， 后 建立 调速 系统 的结 构 图 ， Ｒ 最 得 到了最后的仿真 曲线 。
３ ０・
煤
矿
机 电
２１ ０１年第 ５期
＝
． 卢 ， ・ 警＋ ＋
（ ４ ）
式 中 ，４ 分别 为 Ｓ Ｍ 转动 惯量 和摩擦 因数 。 Ｊ３ Ｒ
２ Ｍａｌｂ仿 真模 型 ｔ ａ 在 Ｍａ ａ７ ６Ｓｍｕｉｋ的 Ｓｍ ｏ ｅＳｓ ｍ 库 的 ｔ ｂ ． ｉ ｌ ｌ ｎ ｉ Ｐ ｗ ｒｙｔ ｓ ｅ Ｍａｈｎ ｓ ， Ｓ ｉ ｈ ｄｒｌｃａｔｍ ｔ 模 型 ， 关 ｃ ｉｅ 中 有 ｗ ｔ ｅ ｅ ｔ ｏｏ ｃ ｕ ｎ ｒ 开 磁 阻电机设 备 界 面见 图 ２ 。双击 该 模 型 ， 分别 为 电
１ 开 关磁 阻 电机 的基本数 学 方程
开关 磁 阻电机 （ｗｔｈｄＲ ｌｃ ｎｅＭｏｏ， 称 Ｓ ｉ ｅ ｅ ｔ ｃ ｔ 简 ｃ ｕａ ｒ Ｓ Ｍ） Ｒ 结构 简单 坚 固 ， 一 种应 用前 景 广 阔 的 电机 ， 是 但其定 转 子特 殊双 凸极 结 构 ， 成 了磁路 的非 线 性 造 引起 了许 多 问题 。图 １是 四相 （／ ） 构 开关 磁 阻 ８６ 结 电机 的截 面 图 ， 定 转 子 双 凸极 结 构 中 ， 子 无 绕 在 转 组 ， 子极 上有 集 中绕组 ， 定 而且 绕组 相 互 串联 ， 成 形 Ａ、 Ｃ、 Ｂ、 Ｄ四相 绕组 。

转矩 、 链 调 节 器 是 根 据 观 测 值 与 给 定 值 的 磁 比较 结果 ， 分别 向开关状 态 表提供 调 节信号
．
和
定子 磁 链 空 间 矢 量 的 幅值 是 在 静 止 ａ— 坐
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陈 少航 ， ： 步 电动机 直接 转矩 控 制的 Ｍａａ 仿 真 等 异 ｔｂ ｌ １ ２ 转 矩 、 链 调节 器 ． 磁
１１ １
１ 直接转矩控 制 系统仿真
异 步 电机 直 接 转 矩 控 制具 有 控 制 简 单 、 态 动 响应好 、 性能 受 电机转 子 影 响小 等特 点 ． 直 接 转 在
２ ０ 年 ７月 ０８
Ｊ ．２ ｏ １ ｕ ０８
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ７ １２ ．
异步 电动机直接转矩控 制的 Ｍ ｔ ｂ ａ ａ 仿真 ｌ
陈少航 ， 李 山 ， 刘述喜 ， 郑
（ 重庆工学 院 ， 重庆 ４Ｏ５ ） Ｏ ００
剑
摘要 ： 根据直接转矩控制的基本原理 ， 使用 Ｍ ｔｂ ． 软 件建立 了异步 电动机直接 转矩控 制 系统 ａａ７ １ ｌ 的仿真原理 图 ． 采用圆形 磁链 轨迹控制策略 ， 根据 开关 状态查询表 ， 对控制 系统进行 了仿 真 ， 仿真 结果表 明， 该控制策略具 有正确性 和可靠性等优点 ．
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第２卷 ２
第７ 期
重 庆 工 学 院 学 报（ 自然科 学）
Ｊｕｎｌ ｆ ｈｎｑｎ ｓ ｔ ｅｏ Ｔ ｃｎ ｌ ｙＮ ｔｒ ｃ ｎｅ ｏｒａ ｏ Ｃ ｏｇｉ Ｉ ｔｕ ｆ ｅｈｏ ｇ （ ａ ａ Ｓ ｉ ｃ ） ｇ ｎ ｉｔ ｏ ｕｌ ｅ
Ｃ Ｅ Ｓ ａ —ａ ｇ Ｌ ｈ ， Ｉ Ｓ ｕ ｘ ， ＨＥ Ｇ ｉ Ｈ Ｎ ｈ ｏｈ ｎ ， ＩＳ ａ ＬＵ ｈ —ｉＺ Ｎ Ｊ ｎ ｎ ａ

台南山学院烟台烟电机与拖动课程设计题目基于Matlab的双闭环三相异步电动机的串级调速仿真姓名：庞超所在学院：计算机与电气自动化学院所学专业：自动化班级：09自动化02班学号： 200902010210指导教师：刘丽丽完成时间： 2012-9-23任务书电机与拖动是自动化专业的一门重要专业基础课。

它主要是研究电机与电力拖动的基本原理，以及它与科学实验、生产实际之间的联系。

通过学习使学生掌握常用交、直流电机、变压器及控制电机的基本结构和工作原理；掌握电力拖动系统的运行性能、分析计算，电动机选择及实验方法等。

电机与拖动课程设计是理论教学之后的一个实践环节，通过完成一定的工程设计任务，学会运用本课程所学的基本理论解决工程技术问题，为学习后续有关课程打好必要的基础。

一、设计课题基于Matlab的异步电动机调压调速系统的仿真二、课程设计的基本要求1．使学生具有自主设计电路原理读图、查阅参考书籍和手册及资料文献的能力。

2．设计、计算、文件选取、画出设计电路图3．撰写严谨的、有理论根据的、实事求是的、文理通顺的字迹端正的电机与拖动课程设计报告。

三、电机与拖动课程设计时间1．设计电路原理读图、查阅参考书籍和手册及资料文献（1.5天）。

2．设计、计算、文件选取、画出设计电路图（1.5天）。

3．验收及校验（0.5天）4．完成课程设计报告（1.5天）四、课程设计报告要求课程设计报告要求字迹工整、文字通顺；其撰写内容包括：1．目录2．课程设计所用的基本知识3．参数计算、电路设计等。

4．总结5.参考文献摘要本文所讨论的是双闭环三相异步电动机的串级调速的基本原理与实现方法。

对于一般交流电动机的调速，我们都是从电动机的定子侧引入控制变量（改变定子供电电压、频率）来实现的，这对于转子处于短路状态的交流鼠笼型转子异步电动机是唯一途径。

但是，对于绕线式异步电动机来说，由于改变其转子绕组控制变量以实现调速，转子侧的控制变量有电流、电动势、电阻等。

目录第1章绪论 (1)1.1论文研究背景 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1国外研究现状 (2)1.2.2国内研究现状 (2)1.3论文主要内容 (2)第2章异步电机调速系统方案选择 (4)2.1交流调速系统 (4)2.2交流调速方案 (5)2.2.1调压调速 (5)2.2.2串级调速 (5)2.2.3变级调速 (6)2.2.4电磁调速 (7)2.2.5变频调速 (7)2.3交流调速方案确定 (8)第3章异步电机的变频调速 (9)3.1异步电机物理模型 (9)3.2变频控制方式选择 (10)3.2.1直接转矩控制方式 (11)3.2.2矩阵式控制方式 (11)3.2.3 电压空间矢量SVPWM控制方式 (12)3.2.4 正弦脉宽调制SPWM控制方式 (12)3.3变频调速控制方案确定 (12)3.4 SPWM变频调速 (12)3.3.1同步调制与异步调制 (13)3.3.2自然采样与规则采样 (14)3.3.3单极性调制与双极性调制 (15)第4章基于MATLAB的异步电机调速仿真 (16)4.1MATLAB简介 (16)4.1.1MATLAB介绍 (16)4.1.2MATLAB仿真模块 (18)4.2SPWM逆变器建模仿真 (19)4.2.1参数设置 (19)4.2.2SPWM模型 (20)4.2.3SPWM仿真 (21)4.3异步电机SPWM调速系统仿真 (22)4.3.1参数设置 (22)4.3.2调速系统模型 (23)4.3.3调速系统仿真 (23)第5章总结与展望 (27)参考资料 (28)致谢 (29)第1章绪论1.1论文研究背景随着社会的发展，能源需求急速增长，如何有效地节能也成为了一个亟待解决的问题。

早期的交流电机调速方法，采用的绕线式异步电动机转子串电阻调速、笼型异步电动机变极调速或者在定子绕组串电抗器调速等都存在效率低，不经济等缺点。

就现阶段来说，电能是全球使用量最多的清洁能源，也是浪费最多的清洁能源，从电机控制方面入手，是解决此问题的最好方式。