感應電機矢量控制系統(tǒng)的仿真

1、精品文檔運動控制系統(tǒng)課程設計學院：_班級：_姓名：_學號：_日期：_成績：_1歡迎下載精品文檔感應電機矢量控制系統(tǒng)的仿真摘 要：本文先分析了異步電機的數(shù)學模型和坐標變換以及矢量控制基本原理，然后利用Matlab /Simulink軟件進行感應電機的矢量控制系統(tǒng)的仿真。采用模 塊化的思想分別建立了交流異步電機模塊、逆變器模塊、矢量控制器模塊、坐標 變換模塊、磁鏈觀測器模塊、速度調節(jié)模塊、電流滯環(huán)PW調節(jié)器，再進行功能模塊的有機整合，構成了按轉子磁場定向的異步電機矢量控制系統(tǒng)仿真模型。仿真結果表明了該系統(tǒng)轉速動態(tài)響應快、穩(wěn)態(tài)靜差小、抗負載擾動能力強，驗證了 交流電機矢量控制的可行性和有效性。關鍵詞

2、：異步電機；坐標變換；矢量控制；Simulink仿真一、異步電機的動態(tài)數(shù)學模型和坐標變換異步電機的動態(tài)數(shù)學模型是一個高階、 非線性、 強耦合的多變量系統(tǒng), 異步電機的數(shù)學模型由下述電壓方 程、磁鏈方程、轉矩方程和運動方程 組成。電壓方程：覽00000X0%0000%00艮0005+ P000&00%0000&0%00000y-.礠鏈方程:轉矩方程：兀=嗎AJg +i風+卻J血&+ 0A +譏 +Q J或瑣B +120 )+(L& + 3； + Mb)sm( Id*id*計算PhirTetar- Iq*Iabc*Iabc*Pulses-KBpulsesPWM電流滯

3、環(huán)控制器ACRPhir*iqs*計算1 speedIq*Te*轉速調節(jié)器ASRC2r/3s坐標變換Iabc圖6、ABC-dq變換模塊結構5歡迎下載圖7、dq-ABC變換模塊結構Phir = Lm *Id / (1 +Tr .s)Lm = 34.7 mHTr = Lr / Rr = 0.1557 sLr = Llr +Lm = 0.8 +34.7= 35.5 mH圖&轉子磁鏈 9r計算模塊結構Iq= 0.341 * (Te / Phir)圖10、i*sq計算模塊結構精品文檔圖11、isd*計算模塊結構iaTeta4 sin(u) +Mu_pCDIq*Id*Lf(u)f(u)ibIabc*

4、Phir*1/34.7e-3KF1Id*Id* = Phir*/ LmLm= 34.7 mH6歡迎下載1H=1/(1+T.s丿T= 0.1557 s134.7e-3IdRr = 0.228 ohms匚IqMi34.7e-3*u1/(u2*0.1557+1e-3)PhirMuxK Tsz-1Teta= Electrical an gle= in teg ( wr + wm)wr = Rotor freque ncy (rad /s) = Lm *Iq / ( Tr * Phir)wm= Rotor mecha ni cal speed (rad/s)Lr = Llr +Lm = 0.8 +34.

5、7= 35.5 mH圖9、轉子換向角 B 計算模塊結構丄kPhirIq= ( 2/3) * (2/p) * ( Lr/Lm) * (Te / Phir)Lr = Llr +Lm = 0.8 +34.7= 35.5 mHp= nb of poles = 4PhirDiscrete Tranfer FunctionLmTetawmLm = 34.7 mHu1*0.341/(u2+1e-3)Rr= 0.228 ohmsTr = Lr / Rr = 0.1557 slq*4. ABC-dq變換模塊與dq-ABC變換模 塊ABC-dq變換模塊完成從A-B-C三 相定子坐標系到d-q坐標系的變換，它根據(jù)H

6、角，將實際的電機定子電流iabc變換得到d、q坐標系中的分量isd、isq;dq-ABC變換模塊完成從d-q坐標系到A-B-C三相定子坐標系的變 換， 該模塊根據(jù)定子電流在d、q坐標 系中的分量變換為電機定子的三相電 流給定值iabc*。此外，由于被控對象 是三相無中線連接的鼠籠式電機，因 此有：ic= - （ia+ib）5.轉子磁鏈 Wr計算模塊與轉子換向 角B 計算模塊轉子磁鏈 Wr計算模塊的作用是 由定子電流的勵磁分量isd計算轉子Wr計算模塊、轉子換向角計算模塊的 結構。6. Isq*計算模塊與isd*計算模塊 圖10、圖11分別為isq*計算模塊、isd*計算模塊的結構。四、仿真結果

7、分析本系統(tǒng)的仿真中，交流異步電機參數(shù)分別取為：L1s=0. 8 mH L1r=0. 8 mH，Lm=34. 7 mHRs=0. 0878 .，Rr=0. 228 .，np=2,J=0. 662 I ,F=0. IN.m.s，電機額定功率Pn=3. 7kW額定轉速Wn=120 rad/s， 額定頻率f=50Hz， 額定線電 壓Uab=500V,逆變器直流電源Vdc= 780 V,轉子磁鏈給定值 Wr*=0.96Wb。 仿真算法采用stiff算法，仿真時間 設為3 s。精品文檔圖（a）定子a,b相之間的電壓Uab圖（b）定子電流isa,isb,isc圖（c）轉子速度精品文檔圖轉速恒定，負載貰化仿直

8、曲線圖（f）負載恒定，轉速變化仿真曲線從仿真曲線可見，不管空載還是量控制實現(xiàn)了定子電流勵磁分量和轉有載，轉速控制信號的改變很快引起矩分量的解耦。另外，電機啟動后系了系統(tǒng)輸出轉速的響應，電流、轉矩、統(tǒng)響應快且平穩(wěn)、轉速超調小且穩(wěn)態(tài)磁鏈也能隨之而相應變化，這說明矢誤差小，當負載變化或轉速變化時，8歡迎下載精品文檔電機又能很快重新穩(wěn)定。仿真結果表 明交流電機矢量控制方法具有良好的 動靜態(tài)性能，較強的適應能力和抗干 擾能力。五、設計心得體會通過本次感應電機矢量控制系統(tǒng) 的Matlab/Simulink仿真課程設計， 異步電動機數(shù)學模型、坐標變化、異 步電動機調速等知識都得到了加強和 鞏固，我對矢量控制也有了更深入的 理解。這次的設計使我更熟練Matlab仿真軟件的使用，我對仿真的興趣也 更大了。仿真實驗表明仿真模型的動態(tài)仿 真過程與實際調速系統(tǒng)運動過程基本 吻合，充分驗證了在感應電機矢量變 換數(shù)學模型的基礎上結合Simulink建 立的仿真模型的正確性。也說明Matlab非常適合電機控制領域內的仿 真及研究，在某些問題的研究中Matlab/Simuli nk能帶來極大的方