转差频率矢量控制系统仿真.doc

文档介绍：I
目录
转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真 1
引言 1
转差频率矢量控制概述 1
转差频率控制的基本原理 3
控制原理叙述 3
转差频率控制系统组成 6
转差频率矢量控制系统构建 7
转差频率矢量控制调速系统仿真和分析 8
仿真模型的建立 8
转速调节器模块 8
函数运算模块 9
坐标变换模块 9
电动机转差频率矢量控制系统的仿真模型 10
仿真条件 11
仿真结果 11
5 结语 14
参考文献 15
武汉理工大学《运动控制》课程设计说明书
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转差频率控制的异步电动机矢量控
制系统仿真
引言
电动机调速是电动机应用系统的关键环节。在19世纪，高性能的可调速传 动控制大多采用直流电动机。但直流电动机在结构上存在难以克服的缺点， 即存
在电刷和机械换向器，使得直流电动机事故率高，维修工作量大，容量受到换向 条件的制约，而交流电动机结构简单，造价小，坚固耐用，事故率低，容易维护， 因此2 0世纪8 0年代以后，，交流调速技术开始迅速发展，并陆续出现了一些 先进可靠的交流调速技术，首先是变压变频调速系统（VWF） ，后来出现了
转差频率矢量控制，无速度传感中矢量控制和直接转矩控制 （DTC）等。其中， 转差频率矢量控制系统结构简单且易于实现，控制精度高，具在良好的控制性能， 因此，早期的矢量控制通用变频器上采用基于转差频率控制的矢量控制方式。 基
于此，本文在M atlab/Simulink 环境下对转差频率矢量控制系统进行了仿真研 究。
1转差频率矢量控制概述
由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。 交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机 定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行 控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。 具体是将异步电动机的定子电流矢 量分解为产生磁场的电流分量（励磁电流）和产生转矩的电流分量（转矩电流） 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位， 即控制定子电流矢量，所以 称这种控制方式称为矢量控制方式。简单的说，矢量控制就是将磁链与转矩解耦， 有利于分别设计两者的调节器，以实现对交流电机的高性能调速。 矢量控制方式 又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传
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感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控 制，因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。矢量控制算法已被广泛地应 用在Siemens, ABB GE Fuji等国际化大公司变频器上。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配， 而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控 异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参 数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。鉴于电机参数有可能发生变 化，会影响变频器对电机的控制性能，目前新型矢量控制通用变频器中已经具备 异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频器 在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识， 并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数， 从而对普通的异步电动机进行有效 的矢量控制。
以异步电动机的矢量控制为例：
它首先通过电机的等效电路来得出一些磁链方程， 包括定子磁链，气隙磁链， 转子磁链，其中气息磁链是连接定子和转子的。 一般的感应电机转子电流不易测 量，所以通过气息来中转，把它变成定子电流。
然后，有一些坐标变换，首先通过3 / 2变换，变成静止的d-q坐标，然后
通过前面的磁链方程产生的单位矢量来得到旋转坐标下的类似于直流机的转矩 电流分量和磁场电流分量，这样就实现了解耦控制，加快了系统的响应速度。
最后再经过2 / 3变换，产生三相交流电去控制电机，这样就获得了良好的 性能。
矢量控制（VC方式：
矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流 la、
lb、lc、通过三相—二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1和Ib1， 再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1
（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流）， 然后模仿直流电动机的控