异步电机矢量控制设计.docx

异 异 步电机的矢量掌握设计及 仿真 前言异步电机的矢量掌握设计及仿真在矢量掌握技术显现之前，沟通调速系统多为 V / f比值恒定掌握方法，又常称为标量掌握；采纳这种方法在低速及动态（如加减速）、加减负载等情形时，系统表现出明显的缺陷，所以沟通调速系统的稳固性、 启动、低速时的转矩动态相应都不如直流调速系统；随着电力电子技术的进展， 沟通异步电机掌握技术全面从标量掌握转向了矢量掌握，采纳矢量控制的沟通电机完全可以和直流电机的掌握成效相媲美，甚至超过直流调速系统 前言 异步电机的矢量掌握设计及仿真在矢量掌握技术显现之前， 沟通调速系统多 为 V / f 比值恒定掌握方法，又常称为标量掌握；采纳这种方法在低速及动态 （如加减速）、加减负载等情形时，系统表现出明显的缺陷，所以沟通调速系统 的稳固性、 启动、低速时的转矩动态相应都不如直流调速系统； 随着电力电子技 术的进展， 沟通异步电机掌握技术全面从标量掌握转向了矢量掌握， 采纳矢量控 制的沟通电机完全可以和直流电机的掌握成效相媲美，甚至超过直流调速系统； 矢量变换掌握 ( 以下简称 VC)技术的产生和进展为现代沟通调速技术的进展 供应了理论基础；沟通电动机是一个多变量、非线性、强耦合的被控对象，采纳 了参数重构和状态重构的现代掌握理论概念可以实现沟通电动机定子电流的励 磁重量和转矩重量之间的解耦， 实现了将沟通电动机的掌握过程等效为直流电动机的掌握过程； 这就使得沟通调速系统的动态性能得到了显著的改善和提高， 从 而使沟通调速最终取代直流调速系统成为可能； 实践证明， 采纳矢量掌握方法的 沟通调速系统的优越性高于直流调速系统； 制方法的产生，如多变量解耦掌握等方法； 矢量掌握原理的显现也促进了其它控 七十岁月初期，西门子公司的 F .Blashke 和 W .Flotor 提出了“感应电机 磁场定向的掌握原理” ，通过矢量旋转变换和转子磁场定向，将定子电流按转子 磁链空间方向分解成为励磁重量和转矩重量， 这样就可以达到对沟通电机的磁链 和电流分别掌握的目的 , 得到了类似于直流电机的模型 , 然后模拟直流电机进行 掌握，可以获得良好的静、 动态调速性能； 本文分析异步电机的数学模型及矢量 掌握原理的基础上 , 利 Matlab/Simulink 中 SimPowerSystems模块, 采纳模块化 的思想分别建立了沟通异步电机模块、 矢量掌握器模块、 坐标变换模块、 磁链调 节器模块、速度调剂模块 , 再进行功能模块的有机整合 , 构成了按转子磁场定向 的异步 电机矢量掌握系统仿真模型；仿真结果说明该系统转速动态响应快、稳 态静差小、抗负载扰动才能强 , 验证了沟通电机矢量掌握的可行性、有效性； 1.异步电机的 1.1 坐标变换 VC 原理 坐标变换的目的是将沟通电动机的物理模型变换成类似直流电动机的模式， 这样变换后， 分析和掌握沟通电动机就可以大大简化； 以产生同样的旋转磁动势 、iC i A 、i B ，通过 3/2 变换可以等效成 为准就，在三相坐标系上的定子沟通电机 i和i两相静止坐标系上的沟通电流，再通过同步旋转变换， 可以等效成同步旋id和i q转坐标系上的直流电流；假如观看者站到铁心上与坐标系一起旋转，他所看到的就似乎是一台直流电动机；得到图 l ；从整体上看， 输人为A，3把上述等效关系用结构图的形式画出来，B，C 三相电压，输出为转速，是一台异步电动机；从结构图内部看，经过i m 和 it／ 2 变换和按转子磁链定向的同步旋转变换，便得到一台由出的直流电动机；输入，由输i AiitA等效直流电动机模型i B3/2VRBiimi CC异步电动机图 1 异步电动机的坐标变换结构图1.2 矢量掌握系统结构既然异步电动机经过坐标变换可以等效成直流电动机，那么，仿照直流电动机的掌握策略， 得到直流电动机的掌握量，再经过相应的坐标反变换，就能够控制异步电动机了， 矢量掌握系统的原理结构如图 2 所示；图中的给定和反馈信号i * i 和i 两相静止坐标系上的沟通电流 ，再通过同步旋转变换， 可以等效成同步旋 id 和i q 转坐标系上的直流电流 ；假如观看者站到铁心上与坐标系一起旋转，他所 看到的就似乎是一台直流电动机 ； 得到图 l ；从整体上看， 输人为 A， 3 把上述等效关系用结构图的形式画出来， B，C 三相电压，输出为转速 ，是一台异步电动机；从结构图内部看，经过 i m 和 it ／ 2 变换和按转子磁链定向的同步旋转变换，便得到一台由 出的直流电动机； 输入，由 输 i A i it A 等效直流 电动机模型 i B 3/2 VR B i im i C C 异步电动机 图 1 异步电动机的坐标变换结构图 1.2 矢量掌握系统结构 既然异步电动机经过坐标变换可