畢業(yè)設(shè)計(jì)---磁鏈閉環(huán)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)仿真模型設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　中文摘要1</b></p><p>　　ABSTRACT1</p><p><b>　　一、緒論1</b></p><p><b>　　1、引言1</b></p>

2、<p>　　2、交流調(diào)速技術(shù)概況3</p><p>　　3、完成的主要工作3</p><p>　　二、矢量控制系統(tǒng)的介紹4</p><p>　　1、異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型概述4</p><p>　　2、矢量控制思想及原理6</p><p>　　(1)矢量控制技術(shù)思想6</p><

3、;p>　　(2)矢量控制的原理6</p><p><b>　　3、坐標(biāo)變換8</b></p><p>　　(1)變換矩陣的確定原則8</p><p>　　(2)功率不變?cè)瓌t9</p><p>　　4、3s/2r 變換9</p><p>　　(1)三相/兩相變換9</p>

4、;<p>　　(2)兩相/兩相旋轉(zhuǎn)變換10</p><p>　　三、仿真模型的建立11</p><p>　　1、MATLAB /SIMULINK簡(jiǎn)介11</p><p>　　2、帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)的構(gòu)框圖13</p><p>　　3、各個(gè)子模塊模型13</p><p>　　(

5、1)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器模型13</p><p>　　(2)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器模型14</p><p>　　(3)磁鏈調(diào)節(jié)器模型14</p><p>　　(4)轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器模型15</p><p>　　(5)磁鏈觀測(cè)器模型15</p><p>　　(6)帶滯環(huán)脈沖發(fā)生器模型（CHBPWM）16</p><p

6、>　　(7)dq_to_abc(2r/3s)和abc_to_dq(3s/2r)模型16</p><p>　　3、帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型17</p><p>　　四、 Simulink 仿真18</p><p><b>　　1、參數(shù)設(shè)置18</b></p><p>　　(1)電動(dòng)機(jī)參數(shù)

7、18</p><p>　　(2)各調(diào)節(jié)器參數(shù)18</p><p>　　(3)各給定參數(shù)19</p><p><b>　　2、仿真結(jié)果20</b></p><p>　　(1)定子磁鏈軌跡20</p><p>　　(2)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出20</p><p>　　(3)

8、輸出轉(zhuǎn)矩20</p><p>　　(4)轉(zhuǎn)速響應(yīng)21</p><p>　　(5)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出21</p><p>　　(6)經(jīng)2r/3s變換的三相電流給定波形22</p><p><b>　　(7)Uab22</b></p><p><b>　　3、分析23</b&g

9、t;</p><p><b>　　五、 結(jié)論23</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p>　　磁鏈閉環(huán)控制變頻調(diào)速系統(tǒng)仿真模型設(shè)計(jì)</p><p>　　重慶工商大學(xué)

10、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) 2008級(jí) 自動(dòng)化1班 馬永祥</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：吳詩(shī)賢</b></p><p>　　中文摘要：該文對(duì)帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行研究及仿真。利用MATLAB/SIMULINK工具，構(gòu)建了異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的仿真模型以及對(duì)各個(gè)主要模塊的仿真模型，利用3/2變換計(jì)算出相電流。利用空間矢量的分析方法，在定子坐標(biāo)系下計(jì)算

11、和控制交流電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。通過(guò)磁鏈觀測(cè)器產(chǎn)生系統(tǒng)所需的磁鏈和φ。通過(guò)帶滯環(huán)脈沖發(fā)生器模塊為逆變器提供一個(gè)六路PWM信號(hào)來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)矢量的控制，基于仿真結(jié)果，分析了矢量控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：坐標(biāo)變換；矢量控制；異步電動(dòng)機(jī)；MATLAB仿真</p><p>　　ABSTRACT:In this paper the torque to the

12、 inner with magnetic chain, magnetic chain closed loop vector control system to conduct the research and simulation. Use of matlab/simulink tool, to construct the asynchronous motor vector control system of the simulatio

13、n model for each of the main modules and simulation model, using 3/2 transform three-phase calculated. Use of space vector analysis method, the stator frame in calculation and control ac motor of the flux and the torque.

14、 Through the magneti</p><p>　　Key Words: matrix converter, vector control, induction motor, MATLAB simulation.</p><p><b>　　一、緒論</b></p><p><b>　　1、引言</b></

15、p><p>　　工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防軍事以及日常生活中廣泛應(yīng)用著電機(jī)傳動(dòng)，其中很多機(jī)械有調(diào)速要求，如車(chē)輛、電梯、機(jī)床及造紙機(jī)械等，而風(fēng)機(jī)、水泵等為了減少損耗，節(jié)約電能也需要調(diào)速。過(guò)去由于直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速方法簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)矩易于控制，比較容易得到良好的動(dòng)態(tài)特性，因此高性能的傳動(dòng)系統(tǒng)都采用直流電機(jī)，直流調(diào)速系統(tǒng)在變速傳動(dòng)領(lǐng)域中占統(tǒng)治地位。但是直流電機(jī)的機(jī)械接觸式換向器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、運(yùn)行中容易產(chǎn)生火花、需要經(jīng)常的維

16、護(hù)檢修，使得直流傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本很高，特別是由于換向問(wèn)題的存在，直流電機(jī)無(wú)法做成高速大容量的機(jī)組，如目前3000轉(zhuǎn)/分左右的高速直流電機(jī)最大容量只有400千瓦左右，低速的也只能做到幾千千瓦，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)向高速大容量化發(fā)展的要求。</p><p>　　交流電機(jī)特別是鼠籠異步電機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉，而且堅(jiān)固耐用、慣量小、運(yùn)行可靠、很少需要維護(hù)、可用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的

17、應(yīng)用。但是交流電機(jī)調(diào)速比較困難，早期的應(yīng)用主要是調(diào)壓調(diào)速，電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速，繞線(xiàn)式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，30年代提出了繞線(xiàn)式異步電機(jī)串級(jí)調(diào)速的方法，這些方法都是在電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速恒定的情況下調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率，效率都很低。另一類(lèi)調(diào)速方法是調(diào)節(jié)電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步速度，這是一種高效的調(diào)速方法，可以通過(guò)變極或變頻來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中變極調(diào)速只能是有極調(diào)速，應(yīng)用場(chǎng)合有限。 </p><p>　　交流電機(jī)高效調(diào)速方法的典型

18、是變頻調(diào)速，它既適用于異步電機(jī)，也適用于同步電機(jī)。交流電機(jī)采用變頻調(diào)速不但能實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速，而且根據(jù)負(fù)載的特性不同，通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)電壓和頻率之間的關(guān)系，可使電機(jī)始終運(yùn)行在高效區(qū)，并保證良好的動(dòng)態(tài)特性。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速時(shí)和直流電機(jī)變壓調(diào)速系統(tǒng)相似，機(jī)械特性基本上平行上下移動(dòng)，而轉(zhuǎn)差功率不變。同時(shí)交流電機(jī)采用變頻起動(dòng)更能顯著改善交流電機(jī)的起動(dòng)性能，大幅度降低電機(jī)的起動(dòng)電流，增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所以變頻調(diào)速是一種理想的交流電機(jī)調(diào)速方法。</

19、p><p>　　變頻調(diào)速系統(tǒng)目前應(yīng)用最為廣泛的是轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比控制的調(diào)速系統(tǒng)，也稱(chēng)為恒控制，這種調(diào)速方法采用轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)恒壓頻比帶低頻電壓補(bǔ)償?shù)目刂品桨?，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，成本最低，適用于風(fēng)機(jī)、水泵等對(duì)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)合。</p><p>　　轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)變頻調(diào)速系統(tǒng)可以滿(mǎn)足一般的平滑調(diào)速要求，但是靜、動(dòng)態(tài)性能都有限，要提高靜、動(dòng)態(tài)性能，首先要用帶轉(zhuǎn)速反饋的閉環(huán)控制。對(duì)此人們又提出了

20、轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)，該方法根據(jù)異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的近似公式:，在轉(zhuǎn)差s很小的范圍內(nèi)，只要能夠保持氣隙磁通Фm不變，異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差頻率ωs成正比，控制ωs就達(dá)到間接控制轉(zhuǎn)矩的目的。但是轉(zhuǎn)差頻率控制是從異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路和轉(zhuǎn)矩公式出發(fā)的，因此保持磁通恒定也只在穩(wěn)態(tài)情況下成立。一般說(shuō)來(lái)，它只適用于轉(zhuǎn)速變化緩慢的場(chǎng)合，而在要求電機(jī)轉(zhuǎn)速做出快速響應(yīng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，電機(jī)除了穩(wěn)態(tài)電流以外，還會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)大的瞬態(tài)電流，由于它的影響，電

21、機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩有很大的不同。因此如何在動(dòng)態(tài)過(guò)程中控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，是影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的關(guān)鍵，人們經(jīng)過(guò)深入的研究，提出了對(duì)異步電機(jī)更有效的控制策略。</p><p>　　異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，對(duì)其最有效的控制首推70年代提出的矢量控制技術(shù)。1971年德國(guó)西門(mén)子公司的F. Blaschke等提出的“感應(yīng)電機(jī)磁場(chǎng)定向的控制原理”和美國(guó)的P. C. Custman和A

22、. A. Clark申請(qǐng)的專(zhuān)利“感應(yīng)電機(jī)定子電壓的坐標(biāo)變換控制”，經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐和改進(jìn)，形成了現(xiàn)已得到普遍應(yīng)用的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)。矢量控制技術(shù)的提出，使交流傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性得到了顯著的改善，這無(wú)疑是交流傳動(dòng)控制理論上的一個(gè)質(zhì)的飛躍。但是經(jīng)典的矢量控制方法還存在不少問(wèn)題，矢量控制要以轉(zhuǎn)子磁鏈定向，然后才能把定子電流分解為磁化分量和轉(zhuǎn)矩分量，使兩者互相垂直，處于解耦狀態(tài)，因此要先求得轉(zhuǎn)子磁鏈的相位，才能進(jìn)行坐標(biāo)變換。但是異步電機(jī)，特別

23、使鼠籠式異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)菬o(wú)法直接測(cè)量的，只有實(shí)測(cè)電機(jī)氣隙磁鏈后再經(jīng)過(guò)計(jì)算才能求得，而且氣隙磁場(chǎng)本身也常由于齒諧波磁場(chǎng)的影響而難以準(zhǔn)確測(cè)量，這就影響了以轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制技術(shù)的可靠性。對(duì)于這些問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，取得了很多實(shí)際成果。</p><p>　　2、交流調(diào)速技術(shù)概況</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，電機(jī)類(lèi)的耗電量占企業(yè)總用電量的70%以上，因此電機(jī)節(jié)能

24、對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)具有重要的意義，電氣傳動(dòng)及其自動(dòng)化技術(shù)是電氣技術(shù)的重要組成，電力傳動(dòng)的技術(shù)發(fā)展水平也是體現(xiàn)國(guó)家科技水平的重要方面。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，可以有效地節(jié)電量，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。20世紀(jì)60年代以前的調(diào)速系統(tǒng)以直流機(jī)組及晶閘管構(gòu)成的直流V-M系統(tǒng)為主。隨著80年代IGBT等新型電力電子器件及微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，及以矢量控制為代表的各種交流調(diào)速理論的發(fā)展，也伴隨著人們?yōu)榻鉀Q能源危機(jī)的巨大科研投入，交流調(diào)速技術(shù)得到迅

25、速發(fā)展。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在性能上也已取得了長(zhǎng)足發(fā)展，具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)態(tài)精度、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)及四象限運(yùn)行等良好技術(shù)性能，其動(dòng)、靜態(tài)特性可以和直流傳動(dòng)系統(tǒng)相媲美。交流調(diào)速系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率大、堅(jiān)固耐用、慣量小、矢量控制等高性能控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、效率高、性?xún)r(jià)比高、高精度等特點(diǎn)，是目前運(yùn)用最廣泛且最有發(fā)展前途的調(diào)速方式，在傳動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位，在工業(yè)應(yīng)用中遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用，并有逐漸取代直流調(diào)速的趨勢(shì)。</p>

26、<p>　　3、完成的主要工作 </p><p>　　基于MATLAB/SIMULINK軟件包構(gòu)建異步電機(jī)磁鏈閉環(huán)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型并且實(shí)現(xiàn)仿真。</p><p>　　下面對(duì)完成的工作進(jìn)行概要總結(jié)：</p><p>　　1)較為詳細(xì)地分析了異步電機(jī)磁鏈閉環(huán)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的基本原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成。</p><p>　　

27、2)構(gòu)建了異步電動(dòng)機(jī)磁鏈閉環(huán)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)各模塊的仿真模型。</p><p>　　3)在完成了任務(wù)2的基礎(chǔ)上完成前饋控制系統(tǒng)的仿真析前饋控制和反饋控制，構(gòu)建了磁鏈閉環(huán)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的整體仿真模型。</p><p><b>　　4)完成仿真。</b></p><p>　　5)以仿真結(jié)果為基礎(chǔ)，對(duì)磁鏈閉環(huán)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能、特點(diǎn)及

28、適用場(chǎng)合進(jìn)行了分析。</p><p>　　二、矢量控制系統(tǒng)的介紹</p><p>　　1、異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型概述 </p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)模型由磁鏈方程、電壓方程、轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程組成，其中磁鏈方程和轉(zhuǎn)矩方程為代數(shù)方程，電力方程和運(yùn)動(dòng)方程是微分方程。</p><

29、;p><b>　　、磁鏈方程</b></p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)每個(gè)繞組的磁鏈?zhǔn)撬旧淼淖愿写沛満推渌@組對(duì)它的互感磁鏈之和，因此，六個(gè)繞組的磁鏈可用下式表示：</p><p>　　= （1-1）</p><p>　　式中；、、、、、—各相定子、轉(zhuǎn)子自感，電磁矩陣中其他元素為定子、轉(zhuǎn)子或定轉(zhuǎn)

30、子間的互感。</p><p><b>　　②、電壓方程</b></p><p>　　=+ （1-2）</p><p>　　式中；、、、、、——定子、轉(zhuǎn)子相電壓；</p><p>　　、、、、、——定子、轉(zhuǎn)子相電流；</p><p>　　、、、、、——定子

31、、轉(zhuǎn)子繞組的全磁鏈；</p><p><b>　　——微分算子。</b></p><p><b>　　、轉(zhuǎn)矩方程</b></p><p>　　由能量守恒定律推出電磁轉(zhuǎn)矩。根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，在多繞組電機(jī)中，其磁場(chǎng)儲(chǔ)能為:</p><p>　　=

32、 (1-3)</p><p>　　式中；= </p><p>　　= </p><p>　　根據(jù)能量守恒原理，在異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，其電磁力矩等于電流不變時(shí)磁場(chǎng)儲(chǔ)能對(duì)機(jī)械角位移的偏導(dǎo)數(shù)。</p><p&g

33、t;<b>　　=</b></p><p>　　式中；—電機(jī)磁極對(duì)數(shù)</p><p><b>　　—電角位移，=</b></p><p>　　= (1-4）</p><p><b>　　=-</b></p>

34、<p><b>　　+ </b></p><p>　　+ </p><p>　　式中；—定轉(zhuǎn)子間的互感。</p><p>　　由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，定、轉(zhuǎn)子繞組間的互感是定、轉(zhuǎn)子相對(duì)位置的函數(shù)，使得交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型為一組非線(xiàn)性的微分方程式。為了解除定、轉(zhuǎn)子間這種非線(xiàn)性的耦合關(guān)系需要對(duì)其進(jìn)行

35、變量的坐標(biāo)變換，建立參考坐標(biāo)系內(nèi)的異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型。即將三相靜止繞組A、B、C變換為兩相靜止繞組、之間的變換，這稱(chēng)為三相靜止坐標(biāo)系和二相靜止坐標(biāo)系間的變換，簡(jiǎn)稱(chēng)3/2變換。</p><p>　　2、矢量控制思想及原理</p><p>　　(1)矢量控制技術(shù)思想 </p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，通過(guò)坐標(biāo)變換，可以使之降

36、階并化簡(jiǎn)，但并沒(méi)有改變其非線(xiàn)性、多變量的本質(zhì)。交流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不夠理想，調(diào)節(jié)器參數(shù)很難設(shè)計(jì)，關(guān)鍵就是在于只是近似成線(xiàn)性單變量控制系統(tǒng)而忽略了非線(xiàn)性、多變量的性質(zhì)。許多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)此進(jìn)行過(guò)潛心的研究，終于獲得了成功。20 世紀(jì) 70 年代由德國(guó)工程師創(chuàng)立的嶄新的矢量控制控制理論，從而實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)電機(jī)的具有與直流同樣好的調(diào)速效果。矢量控制是一種高性能異步電動(dòng)機(jī)控制方式，它基于電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，通過(guò)坐標(biāo)變換，將交流電機(jī)模型轉(zhuǎn)換成直流電機(jī)

37、模型。根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)方程式，它具有和直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)方程式相同的形式，因而如果選擇合適的控制策略，異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)有和直流電動(dòng)機(jī)相類(lèi)似的控制性能，這就是矢量控制的思想。因?yàn)檫M(jìn)行變換的是電流的空間矢量，所以這樣通過(guò)坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫做矢量變換控制系統(tǒng)，或稱(chēng)矢量控制系統(tǒng)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，矢量控制就是將磁鏈與轉(zhuǎn)矩解耦，有利于分別設(shè)計(jì)兩者的調(diào)節(jié)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的高性能調(diào)速。矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式、無(wú)速度傳感器

38、矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制</p><p>　　(2)矢量控制的原理</p><p>　　矢量控制的思想也就是把異步機(jī)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換等效成直流機(jī)，然后仿照直流機(jī)的控制方法,求得直流電動(dòng)機(jī)的控制;再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)變換，就可以控制交流機(jī)了。它是以旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不變?yōu)闇?zhǔn)則，進(jìn)行坐標(biāo)變換。首先是把三相靜止坐標(biāo)系下得定子交流電流、、，通過(guò)三相/ 兩相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)下得交流電流、

39、。然后，再把兩相靜止電流、，通過(guò)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向得旋轉(zhuǎn)變換VR，等效成兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下得電流、。此時(shí)如果觀察者站在鐵心上與坐標(biāo)系一起旋轉(zhuǎn)，他所看到得就是一臺(tái)直流電機(jī)，原交流電機(jī)的總磁通就是等效直流電機(jī)的磁通，相當(dāng)于直流電機(jī)的勵(lì)磁電流，相當(dāng)于直流機(jī)的電樞電流。這樣從外部看，他是一臺(tái)交流電機(jī);從內(nèi)部看，他是一臺(tái)經(jīng)過(guò)變換的直流電機(jī)?？梢钥吹皆谑噶靠刂浦?，定子電流被分解為互相垂直的兩個(gè)分量、，其中用以控制轉(zhuǎn)子磁鏈，稱(chēng)為磁鏈分量，用于調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，稱(chēng)

40、為轉(zhuǎn)矩分量。因此，矢量控制的最終結(jié)果就是實(shí)現(xiàn)了定子電流分解，分別進(jìn)行轉(zhuǎn)子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩的解藕控制。</p><p>　　參考直流電機(jī)中的解耦控制，如果能夠把異步電機(jī)的定子電流也分解為互相正交的磁場(chǎng)分量和轉(zhuǎn)矩分量，(這里的磁場(chǎng)分量和轉(zhuǎn)矩分量分別對(duì)應(yīng)于直流電機(jī)的勵(lì)磁電流If及電樞電流Ia)，就可以得到異步電機(jī)另一種電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式，即TC =K</p><p>　　顯然，如果以定子電流作為控制對(duì)

41、象，想辦法得到相互解耦的和，則對(duì)定子電流的控制就可轉(zhuǎn)化為對(duì)和的控制，而和又是解耦的，對(duì)和分別控制就可以像直流電機(jī)一樣方便地控制電磁轉(zhuǎn)矩，這就是矢量控制，下面分析整個(gè)解耦過(guò)程。</p><p>　　根據(jù)磁場(chǎng)完全等效的原則，將靜止坐標(biāo)系下的三相定子電流(、、)轉(zhuǎn)化為與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的兩相正交電流和 (abc到dq0坐標(biāo)系變換)。</p><p>　　三相靜止坐標(biāo)系到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)

42、系下的轉(zhuǎn)換矩陣VR，即</p><p><b>　　其反變換矩陣為：</b></p><p>　　通過(guò)上述變換，可將靜止坐標(biāo)系下的三相電流、、等效地變換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下(與磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn))的兩相正交的電流和 (在三相對(duì)稱(chēng)情況下為0)，而和是互相解耦的，最終可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于直流電機(jī)的解耦控制。</p><p>　　在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)dq0下，可以得到電機(jī)的狀態(tài)方

43、程及轉(zhuǎn)矩表達(dá)式。設(shè)有同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的兩組正交繞組，它們分別用來(lái)等效實(shí)際電機(jī)的三相定子繞組和三相轉(zhuǎn)子繞組。其中ds-qs為定子兩相正交繞組的軸線(xiàn)位置，dr-qr為轉(zhuǎn)子兩相正交繞組的軸線(xiàn)位置，</p><p>　　而且ds-qs和dr-qr在空間的位置始終是重合的。可以將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下感應(yīng)電機(jī)的磁鏈表達(dá)式、電壓方程式及電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)方程寫(xiě)為:</p><p><b>　　磁鏈

44、方程：</b></p><p>　　= </p><p><b>　　電壓方程：</b></p><p>　　轉(zhuǎn)矩方程: </p><p>　　運(yùn)動(dòng)方程與坐標(biāo)變換無(wú)關(guān)，仍為</p><p>　　以上關(guān)系說(shuō)明

45、，選擇轉(zhuǎn)子磁鏈的空間矢量方向?yàn)镸軸方向進(jìn)行定向，并控制Ψm2的幅值不變，可實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)電流分量與轉(zhuǎn)矩電流分量之間的解耦。這樣控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩電流，就能達(dá)到控制T的目的。以磁場(chǎng)進(jìn)行定向的M軸與定子繞組a軸間的夾角Ф可看做是從定子側(cè)面觀測(cè)到的轉(zhuǎn)子磁通位置，它是一個(gè)空間變量，需要通過(guò)磁通監(jiān)測(cè)器或磁通運(yùn)算回路監(jiān)測(cè)出來(lái)。</p><p><b>　　3、坐標(biāo)變換</b></p><p>

46、;　　感應(yīng)電機(jī)的控制可以通過(guò)矢量的坐標(biāo)變換來(lái)把感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制等效為直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制。所以，矢量的坐標(biāo)變換是電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)中非常重要的步驟。</p><p>　　矢量的坐標(biāo)變換主要依據(jù)以下原則:</p><p>　　(1)變換矩陣的確定原則</p><p>　　在確定電機(jī)的電流變換矩陣時(shí)，應(yīng)該使得變換前后的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)等效，即變換前后的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相同。&l

47、t;/p><p><b>　　(2)功率不變?cè)瓌t</b></p><p>　　功率不變?cè)瓌t所體現(xiàn)的是在確定電壓變換矩陣和阻抗變換矩陣時(shí)應(yīng)該遵守變換前后電機(jī)的功率不變的原則。</p><p>　　如果能將交流電機(jī)的物理模型等效成直流電機(jī)的形式，然后再利用直流電機(jī)的控制方式，則可以使問(wèn)題簡(jiǎn)化。坐標(biāo)變換正是按照這一思路進(jìn)行的，在這里不同電機(jī)模型等效的原則

48、是:在不同的坐標(biāo)系下產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)相同。三相平衡的正弦電流iA，iB，ic通到交流電機(jī)三相對(duì)稱(chēng)的靜止繞組A、B、C會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F，在空間呈正弦分布，并以同步轉(zhuǎn)速ω1繞A---B---C---A相序旋轉(zhuǎn)。它的物理模型如圖 a)所示。然而任意相平衡電流通入相應(yīng)相的對(duì)稱(chēng)繞組均可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，其中以?xún)上嗬@組最為簡(jiǎn)單，兩相靜止繞組α和β，它們?cè)诳臻g相差90°，通以時(shí)間上相差90°的兩相平衡電流也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F，當(dāng)a)和

49、 b)產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)相等時(shí)，認(rèn)為圖a)中的三相繞組和b)的兩相繞組等效。c)中的兩個(gè)匝數(shù)相同的繞組d和q互相垂直.它們分別被通以直流電流id和iq，產(chǎn)生合成磁動(dòng)勢(shì)F，令整個(gè)鐵心以同步轉(zhuǎn)速ω1旋轉(zhuǎn)，則磁動(dòng)勢(shì)F成為旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，如果將其大小和轉(zhuǎn)速也控制成與圖a)和 b)的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相同，則這套旋轉(zhuǎn)的直流繞組就和前面兩套交流繞組等效。當(dāng)觀察者也站在鐵心上和繞組一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，在他看來(lái)，繞組d和q是兩個(gè)通以直流電而相互垂直的靜止繞組，如</p&g

50、t;<p>　　b) c)</p><p>　　圖(a)三相交流繞組 圖(b)兩相交流繞組 圖(c)旋轉(zhuǎn)的直流繞組</p><p>　　圖2.1等效的交流電動(dòng)機(jī)繞組和直流電動(dòng)機(jī)繞組物理模型</p><p>　　4、3s/2r 變換</p><p>　　(1)三相/兩相變換

51、</p><p>　　三相靜止繞組A、B、C和兩相靜止繞組之間的變換，稱(chēng)為三相靜止坐標(biāo)系和二相靜止坐標(biāo)系α和β間的變換，簡(jiǎn)稱(chēng)3/2變換。</p><p>　　二相靜止繞組α和β和三相靜止繞組A、B、C間的變換，稱(chēng)為兩相靜止坐標(biāo)系和三相靜止坐標(biāo)系之間的變換，簡(jiǎn)稱(chēng)2/3變換。</p><p>　　設(shè)三相繞組(A、B、C)與二相繞組軸線(xiàn)設(shè)定如圖2.2所示，α相繞組軸線(xiàn)與β

52、相繞組軸線(xiàn)重合，都是靜止坐標(biāo)，分別對(duì)應(yīng)的交流電流為、、和、。采用磁勢(shì)分布和功率不變的絕對(duì)變換，三相交流電流在空間產(chǎn)生的磁勢(shì)與二相交流電流產(chǎn)生的磁勢(shì)應(yīng)該相等。</p><p>　　圖2.2 三相繞組與兩相繞組的軸線(xiàn)設(shè)定</p><p>　　通過(guò)計(jì)算可得到三相系到兩相系的變換矩陣如下：</p><p><b>　　（2-1）</b></p&g

53、t;<p>　　通過(guò)計(jì)算可以得到兩相系到三相系的變換矩陣如下：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　此變換法以電機(jī)各物理量的瞬時(shí)值作為對(duì)象，不但適用于穩(wěn)態(tài)，也可用于動(dòng)態(tài)變換。對(duì)于各相繞組的電壓和磁鏈，也有同樣的變換，且變換矩陣與電流變換矩陣完全相同。</p><p>　　(2)兩相/兩相旋轉(zhuǎn)變換&l

54、t;/p><p>　　從兩相靜止坐標(biāo)系α和β到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系M,T的變換稱(chēng)為兩相/兩相旋轉(zhuǎn)變換，簡(jiǎn)稱(chēng)2s/2r變換，其中s表示靜止，r表示旋轉(zhuǎn)。把兩個(gè)坐標(biāo)系畫(huà)在一起，得圖2.3。按照磁動(dòng)勢(shì)等效原則，圖中兩相交流電流、，和兩個(gè)直流電流,,應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生同樣的以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的合成磁動(dòng)勢(shì)F。</p><p>　　圖2.3 兩相靜止和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換</p><p>　　兩相/兩相旋

55、轉(zhuǎn)及其逆變公式如下</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　同樣，電壓和磁鏈的旋轉(zhuǎn)變換陣也與電流(磁動(dòng)勢(shì))旋轉(zhuǎn)變換陣相同。</p><p><b>　　三、仿真模型的建立</b></p>

56、<p>　　1、MATLAB /SIMULINK簡(jiǎn)介</p><p>　　MATLAB (Matrix Laboratory)為美國(guó)Mathworks公司1983年首次推出的一 套高性能的數(shù)值分析和計(jì)算軟件，其功能不斷擴(kuò)充，版本不斷升級(jí)，1992年推出劃時(shí)代的4.0版，1993年推出了可以配合Microsoft Windous使用的微機(jī)版，95年4.2版，97年5.0版，99年5.3版，5.X版無(wú)論是界

57、面還是內(nèi)容都有長(zhǎng)足的進(jìn)展，其幫助信息采用超文本格式和PDF格式，可以方便的瀏覽。至2001年6月推出6.1版，2002年6月推出6.5版，繼而推出6.5.1版, 2004年7月MATLAB7和Simulink6.0被推出，目前的最新版本為7.1版。</p><p>　　MATLAB將矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析、圖形處理、編程技術(shù)結(jié)合在一起，為用戶(hù)提供了一個(gè)強(qiáng)有力的科學(xué)及工程問(wèn)題的分析計(jì)算和程序設(shè)計(jì)工具，它還提供了專(zhuān)業(yè)水平

58、的符號(hào)計(jì)算、文字處理、可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能，是具有全部語(yǔ)言功能和特征的新一代軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。</p><p>　　MATLAB可以完成以下工作：</p><p><b>　　1)數(shù)值分析</b></p><p><b>　　2)數(shù)值和符號(hào)計(jì)算</b></p><p><b>　　3

59、)工程與科學(xué)繪圖</b></p><p>　　4)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真</p><p>　　5)數(shù)字圖像處理技術(shù)</p><p>　　6)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)</p><p>　　7)通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真</p><p><b>　　8)財(cái)務(wù)與金融工程</b></p><

60、p>　　SIMULINK是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線(xiàn)性系統(tǒng)、非線(xiàn)性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。SIMULINK可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，SIMULINK提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶(hù)接口(

61、GUI)，這個(gè)創(chuàng)建過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶(hù)可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。</p><p>　　SIMULINK模塊庫(kù)內(nèi)資源相當(dāng)豐富，基本模塊庫(kù)包括連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)非線(xiàn)性系統(tǒng)、信號(hào)與函數(shù)、輸入模塊、接收模塊等等，使用方便。由基本模塊又形成了其它的一些專(zhuān)用庫(kù)，MATLAB中提到的工具箱，很多在SIMULINK中都形成了專(zhuān)用模塊庫(kù)，仿真起來(lái)簡(jiǎn)單快捷，尤其是其中的電

62、氣系統(tǒng)模塊庫(kù)（Power System Blockset），為電氣系統(tǒng)仿真省去了復(fù)雜的電機(jī)建模過(guò)程，它提供了極為有用的電力電子器件模塊，使仿真變得便捷。</p><p>　　電氣系統(tǒng)模塊以SIMULINK為運(yùn)算環(huán)境，涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動(dòng)和電力系統(tǒng)等電工學(xué)科中常用的基本元件和系統(tǒng)的仿真模型。運(yùn)行SIMULINK以后，打開(kāi)Blockset&Toolboxes，就能調(diào)出電氣系統(tǒng)模塊庫(kù)Powerlib。

63、可以在MATLAB的命令窗口直接鍵入Powerlib。它由以下6個(gè)子模塊庫(kù)組成：</p><p>　　1)、電源模塊庫(kù)：包括直流電壓源、交流電壓源、交流電流源、可控電壓源和可控電流源等；</p><p>　　2)、基本元件模塊庫(kù)：包括串聯(lián)RCL負(fù)載/支路、并聯(lián)RCL負(fù)載/支路、線(xiàn)性變壓器、飽和變壓器、互感、斷路器、N相分布參數(shù)線(xiàn)路和浪涌放電等；</p><p>　　

64、3)、電力電子模塊庫(kù)：包括二極管、晶閘管、GTO、MOSFET、IGBT和理想開(kāi)關(guān)等；</p><p>　　4)、電機(jī)模塊庫(kù)：包括勵(lì)磁裝置、水輪機(jī)及其調(diào)節(jié)器、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)及其簡(jiǎn)化模型和永磁同步電動(dòng)機(jī)等；</p><p>　　5)、連接模塊庫(kù)：包括地、中性點(diǎn)和母線(xiàn)（公共點(diǎn)）；</p><p>　　6)、測(cè)量模塊庫(kù)：包括電流和電壓測(cè)量。</p>

65、<p>　　2、帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)的構(gòu)框圖</p><p>　　在圖3.1中，主電路采用了電流滯環(huán)控制型逆變器。在控制電路中，在轉(zhuǎn)速環(huán)后增加了轉(zhuǎn)矩控制內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出是轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器ATR的給定Te*，而轉(zhuǎn)矩反饋信號(hào)Te是由轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器給定。電路中的磁鏈調(diào)節(jié)器AR用于對(duì)電機(jī)定子磁鏈的控制，并設(shè)置了磁鏈觀測(cè)環(huán)節(jié)。ATR和AR的輸出分別是定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量。和經(jīng)過(guò)2r/2

66、s、2/3變換后得到三相定子電流的給定值、、，并通過(guò)電流滯環(huán)控制PWM逆變器控制電動(dòng)機(jī)定子的三相電流。</p><p>　　圖3.1帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)的構(gòu)框圖</p><p><b>　　3、各個(gè)子模塊模型</b></p><p>　　(1)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器模型</p><p>　　圖3.2 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器模

67、型</p><p>　　該模塊采用了PI調(diào)節(jié)器。其中*和分別是給定值和實(shí)測(cè)值, Kp和Ki分別為比例增益系數(shù)和積分增益系數(shù).Satuiation用于對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩限幅。</p><p>　　(2)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器模型</p><p>　　圖3.3 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器模型</p><p>　　該模塊采用了PI調(diào)節(jié)器。其中和分別是給定值和實(shí)測(cè)值, Kp和Ki分

68、別為比例增益系數(shù)和積分增益系數(shù).Satuiation用于對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩限幅。得到mt坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)矩分量。 </p><p>　　(3)磁鏈調(diào)節(jié)器模型</p><p>　　圖3.4 磁鏈調(diào)節(jié)器模型</p><p>　　是給定值。是實(shí)測(cè)值，Satuiation用于對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩限幅。得到mt坐標(biāo)系中的勵(lì)磁分量</p><p>　　(4)轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器模

69、型</p><p><b>　　由公式</b></p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　可建立轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器的模型，如下圖：</p><p>　　圖3.5轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器模型</p><p>　　(5)磁鏈觀測(cè)器模型</p><p>

70、<b>　　由式</b></p><p><b>　　(3-2)</b></p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　建立磁鏈觀測(cè)器模型，如下圖：</p><p>　　圖3.6 磁鏈觀測(cè)器模型</p><p>　　0.09s是轉(zhuǎn)子

71、時(shí)間常數(shù)Tr。</p><p>　　(6)帶滯環(huán)脈沖發(fā)生器模型（CHBPWM）</p><p>　　滯環(huán)脈沖發(fā)生器模塊是為了給逆變器提供一個(gè)六路PWM信號(hào)，</p><p><b>　　模型如下圖：</b></p><p>　　圖3.7 帶滯環(huán)脈沖發(fā)生器模型</p><p>　　(7)dq_to

72、_abc(2r/3s)和abc_to_dq(3s/2r)模型</p><p>　　(a)dq_to_abc (b)abc_to_dq</p><p>　　圖3.8 dq_to_abc(2r/3s)和abc_to_dq(3s/2r)模型</p><p>　　圖3.8a模塊是2r/3s的變換，首先在轉(zhuǎn)子磁鏈定向坐標(biāo)系中計(jì)算定子電流勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)

73、矩分量和和，經(jīng)過(guò)飯旋轉(zhuǎn)變換2r/2s得到和，在經(jīng)過(guò)2/3變換得到、、，圖3.8b模塊反之。</p><p>　　3、帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型</p><p><b>　　如圖：</b></p><p>　　圖3.9 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型</p><p>　　其中，直流電源D

74、C、逆變器inverter、電動(dòng)機(jī)ACmotor和電動(dòng)機(jī)測(cè)量模塊組成了模型的主電路，逆變器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由滯環(huán)脈沖發(fā)生器模塊產(chǎn)生。三個(gè)調(diào)節(jié)器ASR、ATR和ApsiR均是帶輸出限幅的PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器使用兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的磁鏈模型，轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器，dq0_to_abc模塊用于2r/3s的坐標(biāo)變換。</p><p>　　四、 Simulink 仿真</p><p><b>　　

75、1、參數(shù)設(shè)置</b></p><p><b>　　(1)電動(dòng)機(jī)參數(shù)</b></p><p>　　表4-1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)</p><p>　　圖4.1 電動(dòng)機(jī)模塊設(shè)置</p><p><b>　　(2)各調(diào)節(jié)器參數(shù)</b></p><p>　　表4-2 各個(gè)

76、調(diào)節(jié)器參數(shù)</p><p>　　圖4.2 磁鏈調(diào)節(jié)器輸出限幅設(shè)置</p><p><b>　　(3)各給定參數(shù)</b></p><p>　　表4-3 各給定參數(shù)</p><p><b>　　2、仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　(1)定子磁鏈軌跡&l

77、t;/b></p><p>　　圖4.3 定子磁鏈軌跡 </p><p>　　(2)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出</p><p>　　圖4.4 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出波形圖</p><p><b>　　(3)輸出轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　圖4.5 輸出轉(zhuǎn)矩波形圖</p><p>

78、;<b>　　(4)轉(zhuǎn)速響應(yīng)</b></p><p>　　圖4.6 轉(zhuǎn)速波形圖</p><p>　　(5)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出</p><p>　　圖4.7 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出波形圖</p><p>　　(6)經(jīng)2r/3s變換的三相電流給定波形</p><p>　　圖4.8 經(jīng)2r/3s變換的三相電流

79、給定波形</p><p><b>　　(7)Uab</b></p><p>　　圖4.9 Uab波形圖</p><p><b>　　3、分析</b></p><p>　　在給定轉(zhuǎn)速為1000r/min，空載起動(dòng)，在0.6s時(shí)加載60N·m，系統(tǒng)的仿真結(jié)果如圖所示。在波形圖4.6中可以看到，

80、在矢量控制下轉(zhuǎn)速上升平穩(wěn)，0.6秒加載后略有下降但隨即恢復(fù)。圖4.9在0.6秒加載后對(duì)電壓，轉(zhuǎn)矩都有相應(yīng)的影響。由于ATR和ApsiR都是帶限幅的PI調(diào)節(jié)器，在起動(dòng)中兩個(gè)調(diào)節(jié)器都處于飽和限幅狀態(tài)，因此定子電流的轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁分量都保持不變，定子電流的給定值也不變，所以在起動(dòng)過(guò)程中定子電流基本保持不變，實(shí)現(xiàn)了恒流起動(dòng)。</p><p>　　比較圖4.3和圖4.4中的磁鏈軌跡，帶磁鏈調(diào)節(jié)器后，在起動(dòng)階段，磁場(chǎng)的建立過(guò)程比

81、較平滑，磁鏈呈螺旋形增加，同時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也不斷上升；而不帶磁鏈調(diào)節(jié)器（見(jiàn)圖4.4）時(shí)，起動(dòng)出氣磁鏈軌跡波動(dòng)較大，也引起了轉(zhuǎn)矩的大幅度波動(dòng)（見(jiàn)圖4.5）。</p><p><b>　　五、 結(jié)論</b></p><p>　　本文較詳細(xì)的介紹了異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的基本原理，在對(duì)異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型以及坐標(biāo)變換的基礎(chǔ)上，利用MATLAB語(yǔ)言中的SIMULINK模塊和電力系統(tǒng)

82、模塊庫(kù)(Power System Blockset)建立了帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)磁鏈、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型。</p><p>　　1)簡(jiǎn)要探討了異步電機(jī)的調(diào)速情況，以及矢量控制的研究現(xiàn)狀，對(duì)于基于矢量控制的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有了一個(gè)總體的了解；</p><p>　　2)在磁場(chǎng)定向控制下，建立了異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和仿真模型；</p><p>　　3)通過(guò)矢量控制，設(shè)計(jì)并

83、建立了用于仿真的一空間矢量脈寬調(diào)制模塊，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了輸出結(jié)果和理論推導(dǎo)的一致性；</p><p>　　最后，本文也通過(guò)仿真，很好的驗(yàn)證了切換磁鏈模型的正確性，該矢量控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能。</p><p>　　4）通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)獲得的仿真曲線(xiàn)，充分驗(yàn)證了在異步電動(dòng)機(jī)矢量控制變換數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立仿真模型的正確性。采用SIMULINK進(jìn)行帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)磁鏈、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真，

84、無(wú)需編程、直觀、靈活，對(duì)于開(kāi)發(fā)和研究調(diào)速系統(tǒng)有著重要的意義</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本畢業(yè)論文在選題及設(shè)計(jì)過(guò)程中得到xx老師的悉心指導(dǎo)，對(duì)論文中遇到的問(wèn)題耐心的予以解答和指點(diǎn)。xx老師多次詢(xún)問(wèn)設(shè)計(jì)進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，課題組的各位同學(xué)在我遇到困難是悉心的找到，幫助我解決

85、了很多問(wèn)題，在此也向小組成員表示感謝。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]沈輝.精通SIMULINK系統(tǒng)仿真與控制.北京大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　[2]陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)--運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（第四版）.機(jī)械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[3]洪

86、乃剛.電力電子和電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的Matlab仿真.機(jī)械工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　[4]李德華.電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)(運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)).電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[5]劉軍 孟祥忠.電力拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 機(jī)械工業(yè)出版社.2007</p><p>　　[6]王忠禮、段慧達(dá)、高玉峰.MATLAB應(yīng)用技術(shù)：在電氣工程與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)中的應(yīng)用. 20

87、07北京：清華大學(xué)出版社 .286頁(yè) </p><p>　　[7]李維波 .MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用. 2007. 北京：中國(guó)電力出版社.432頁(yè)</p><p>　　[8]黃忠霖、黃京.電力電子技術(shù)的MATLAB實(shí)踐.2009.北京：國(guó)防工業(yè)出版社 .343頁(yè)</p><p>　　[9]潘再平、唐益民. 電力電子技術(shù)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn). 2008 .杭州：浙

88、江大學(xué)出版社 .169頁(yè)</p><p>　　[10]高西全、丁玉美 .數(shù)字信號(hào)處理 .2008 .第三版 西安：西安電子科技大學(xué)出版社 .310頁(yè)</p><p>　　[11]張德豐. MATLAB/Simulink建模與仿真. 2009北京：電子工業(yè)出版社 .364頁(yè)</p><p>　　[12]張化光、劉鑫蕊、孫秋野 .MATLAB/SIMULINK實(shí)用教程