基于MatlabSimulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真

1、基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真發(fā)力以為甲iU號舟丈亨?tITsKOmKKW1CSFMAKLJEO若用區(qū)士學(xué)樹土不臨IMKKMPJin口klUil基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真摘要在異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型分析中以及矢量控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，利用Matlab/Simulink運(yùn)用建立模塊的思想分別組建了坐標(biāo)變換模塊、PI調(diào)節(jié)模塊、轉(zhuǎn)子磁鏈個(gè)觀測模塊、SVPWM等模塊，然后將這些模塊有機(jī)的結(jié)合，最后構(gòu)成了異步電動(dòng)機(jī)矢量控制的仿真模塊，并且進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果分別顯示了電機(jī)空載與負(fù)載情

2、況下轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)變化曲線，驗(yàn)證了該方法的有效性、實(shí)用性，為電機(jī)在實(shí)際使用中打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文主要研究異步電機(jī)在矢量控制下的仿真。使用Matlab/Simulink中的電氣系統(tǒng)模塊（PowerSystemBlocksets將其重組得到新的模型并對其仿真，最后分析仿真結(jié)果得出結(jié)論。關(guān)鍵詞：異步電機(jī)矢量控制MATLAB/SIMULINK變頻調(diào)速摘要IAbstract錯(cuò)誤!未定義書簽。1緒論11.1 電機(jī)及電力拖動(dòng)技術(shù)的發(fā)展概況1.1.2 異步電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)現(xiàn)狀錯(cuò)誤!未定義書簽。1.3 仿真軟件的簡介及其選擇錯(cuò)誤!未定義書簽。1.4 論文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排錯(cuò)誤!未定義書簽。2異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)

3、學(xué)模型4.2.1 異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型42.2 異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型5.2.3 本章小結(jié)7.3矢量控制系統(tǒng)基本思路8.3.1 矢量控制的基本原理8.3.2 坐標(biāo)變換9.出區(qū)區(qū)中日士號內(nèi)丈與比飛”kef.nw基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真3.3 SVPWM調(diào)制213.4 本章小結(jié).1.14異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真144.1 矢量控制系統(tǒng)模型1.44.2 仿真結(jié)果與分析1.54.5 本章小結(jié)175結(jié)論與展望185.1 結(jié)論185.2 后續(xù)研究工作的展望19參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤!未定義書簽。致謝錯(cuò)誤!未定義書簽II”用*KE-WICVriHJJf-t.基于Matlab/

4、Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真1緒論交流異步電動(dòng)機(jī)是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合、高階的多變量系統(tǒng)。有著復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，可以把他化為簡單的線性結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，但是因?yàn)閯?dòng)態(tài)穩(wěn)定性的問題，致使在分析中難以得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。直到20世紀(jì)80年代初德國西門子公司F.Blaschke等提出了矢量控制的方法12,大大提高了它穩(wěn)定性。所謂矢量控制就是以轉(zhuǎn)子磁場定向，用矢量變換的方法，實(shí)現(xiàn)對交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和磁鏈控制的完全解耦達(dá)到與直流電動(dòng)機(jī)一樣的調(diào)速性能。異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，其控制方法已經(jīng)漸漸地成熟。目前在對異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，往往需要借助仿真，才能更精準(zhǔn)的了解控制系統(tǒng)，并且實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中對電

5、機(jī)的控制與調(diào)速。1.1電機(jī)及電力拖動(dòng)技術(shù)的發(fā)展概況(1)異步電機(jī)的矢量控制1972年，德國學(xué)者Blascheke提出了一種新的解決方案，現(xiàn)在稱它為矢量控制。它分析電機(jī)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，在改變坐標(biāo)的方式下，把交流電動(dòng)機(jī)的定子電流分解成勵(lì)磁電流分量/和轉(zhuǎn)矩電流分量即模仿自然解耦的直流它勵(lì)電動(dòng)機(jī)的控制方式，對電動(dòng)機(jī)的磁場和轉(zhuǎn)矩分別進(jìn)行控制，以獲得類似于直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。想要的到直流電機(jī)模型，多數(shù)采用由轉(zhuǎn)子磁鏈的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系時(shí)，把定子電流分解成勵(lì)磁分量與轉(zhuǎn)矩分量。改變了定子電流矢量在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下位置和大小，與此同時(shí)通過對勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量大小控制，實(shí)現(xiàn)對磁場和轉(zhuǎn)矩的解耦控制。(2)

6、異步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制矢量變換控制理論的提出，直接使交流調(diào)速取代了直流調(diào)速，提高了學(xué)者們對調(diào)速系統(tǒng)的研究熱情。80年代開始了交流調(diào)速熱，也因?yàn)槭噶靠刂埔恍┬碌母牧嫉恼{(diào)速方案相繼出現(xiàn)。1985年另一位彳惠國學(xué)者Depenbrock提出了種異步電動(dòng)機(jī)的直接自控制理論(DirectSelf-Control)通常稱為直接轉(zhuǎn)矩控制法。他的特點(diǎn)是快速控制轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)差。它是在定子坐標(biāo)系下，通過矢量控制，對定子磁鏈方向，簡單地通過檢測到的定子電壓，直接就在定子坐標(biāo)系下計(jì)算與控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈與轉(zhuǎn)矩，獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能，由于定子磁鏈被磁鏈控制應(yīng)用，因而避開了轉(zhuǎn)子勵(lì)磁時(shí)間常數(shù)。轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈閉環(huán)均采用雙位式砰一砰控制，

7、一方面避免了控制信號的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，使控制結(jié)構(gòu)簡單，另一方面可以獲得快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。但同時(shí)帶來了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，調(diào)速范圍受限的缺點(diǎn)。它還有一個(gè)特點(diǎn)是逆變器采用不出區(qū)區(qū)中日分厚舟丈與比科刈3me、"w基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真同的開關(guān)元件，控制方法有所不同。逆變器方式采用電壓空間矢量控制，性能較優(yōu)越。除此之外，近幾年還發(fā)展了一些新的控制理論，如非線性控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、智能控制等。(1)優(yōu)勢特點(diǎn)1)高效的計(jì)算能力，從復(fù)雜的計(jì)算中精簡出來最優(yōu)算法；2)強(qiáng)大的圖形處理系統(tǒng)，用戶可以更快的分析自己的數(shù)據(jù)；3)友好的人機(jī)交互界面，使用者更容易掌握；4

8、)豐富的工具箱，可以給用戶提供全面的輔助。(2)編程環(huán)境Matlab有大量的數(shù)據(jù)可以提供用戶使用，同時(shí)最新版本的軟件在工具箱方面也有了很大的提升。包括命令行窗口、編輯器、保存工作區(qū)、搜索路徑以及用戶瀏覽等。同時(shí)隨著Matlab在市場上的推廣，用戶的逐漸增多，在使用中用戶所反映出的問題也使Matlab的編輯環(huán)境不斷升級，界面越發(fā)的人性化，人機(jī)交互界面也越發(fā)的簡單，操作逐漸地簡單。(3)簡單易用Matlab是一個(gè)高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。新版本的Matlab語言是基于最為流行的C+語言基礎(chǔ)上的，因此在語法方面，更加簡單易懂。使一些非計(jì)算機(jī)人

9、員也能快捷的使用。而且語言的可移植性強(qiáng)，這也是MATLAB能用被廣大用戶以及各類科研者接受的原因。(4)強(qiáng)大處理Matla擁有700多個(gè)工程領(lǐng)域中需要的科學(xué)算法，是一個(gè)強(qiáng)大的計(jì)算合集，足以滿足廣大用戶的需求。經(jīng)過長時(shí)間經(jīng)驗(yàn)的積累與優(yōu)化，其科學(xué)的運(yùn)算法已經(jīng)成為很多工程領(lǐng)域最為常用的計(jì)算方法。通常情況下它可以代替很多的基礎(chǔ)算法，如C和C+語言，以至于在相同的要求下使用Matlab軟件可以是工作量大大減少。(5)圖形處理Matlab從開始推廣之時(shí)就有著強(qiáng)大編程數(shù)據(jù)可視話的功能，最主要的特點(diǎn)是可以將矩陣同圖形的形式進(jìn)行表達(dá)。最新版本的Matlab對整個(gè)的圖形處理進(jìn)行了全面的升級和完善，不僅在原有的可視

10、化功能上得到了增強(qiáng)，而且還具備了其他一下軟件所不具備的功能。同時(shí)也在Matlab的圖形處理的用戶界面進(jìn)行了重新的布局與改善，使用戶用起來得到了更多的便捷，方便了很多初學(xué)者的使用。(6)程序接口3'區(qū)區(qū)甲芯去孑舟丈奪比際守.Z.八uganKE、C他加工基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真Matlab因?yàn)橛袕?qiáng)大的語言數(shù)據(jù)庫，從而可以使用C/C+的數(shù)據(jù)庫，將自己的數(shù)據(jù)自行轉(zhuǎn)化為獨(dú)立于Matlab運(yùn)行的C/C+代碼。允許用戶自行編寫和Matlab人機(jī)交互的語言。止匕外，Matlab網(wǎng)頁服務(wù)程序還容許在Web應(yīng)用中使用自己的Matlab數(shù)學(xué)和圖形程序。Matlab其最主要

11、的特色在于他有一套自己的拓展系統(tǒng)和一組成為工具箱的程序系統(tǒng)，工具箱是一個(gè)程序系統(tǒng)，它里面劃分了好多選項(xiàng)和分類，這些分類分別代表了絕大多數(shù)的學(xué)科和工程領(lǐng)域，用戶在使用時(shí)可以選擇自己的研究方向，可以做到省時(shí)省事省力。（7）軟件開發(fā)1）在開發(fā)環(huán)境方面，文件和圖形窗口可以被用戶更好的控制；2）在編程方面，可支持了函數(shù)嵌套、條件中斷等；3）在圖形化方面，其圖形標(biāo)注、處理功能，比其他開發(fā)軟件更為強(qiáng)大；4）在輸入輸出方面，可以直接鏈接Excel和HDF5。O若用區(qū)士學(xué)樹土不臨心用”.HLWIGVtXHJJii-t.基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真2異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型2.1異步電

12、動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型(1)異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路在異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定時(shí)它的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型主要是由等效電路和機(jī)械特性組成的，兩者即有聯(lián)系，又有區(qū)別。穩(wěn)態(tài)等效電路描述了在一定的轉(zhuǎn)差率下電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)電氣特性，而機(jī)械特性則表征了轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的穩(wěn)態(tài)關(guān)系。異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路根據(jù)電機(jī)學(xué)原理4-6,在下述三個(gè)假定條件下：(1)忽略空間和時(shí)間諧波；(2)忽略磁飽和；(3)忽略鐵損。異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)模型可以用T形等效電路表小，如圖2-1所小。按照定義，轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為(2-1)(2-2)式中n1同步轉(zhuǎn)速，n1=60f”np。f1為供電電源頻率；np為電動(dòng)機(jī)極對數(shù)圖2-1異步電動(dòng)機(jī)T形等效電路悵用一定子每相繞組

13、電阻和折合定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相繞組電阻Ls、L-一定子每相繞組漏感和折合到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相繞組漏感Lm一勵(lì)磁電感，即定子每相繞組產(chǎn)生氣隙主磁通的等效電感取一定子相電壓相量火一定子相電壓相量幅值1供電電源角頻率(2-8)忽略式中分母的S項(xiàng)(此時(shí)的S很小)，則23npUssTe-s(2-9)1Rr也就是說，當(dāng)S很小時(shí)，轉(zhuǎn)矩近似與S成正比，機(jī)械特性近似為一段直線,如圖(2-3)所示。當(dāng)s較大時(shí)，忽略分母中s的一次項(xiàng)和零次項(xiàng)，則O3寺區(qū)士學(xué)樹生不臨用”.mWalir*i£KM，;inutirtv口匕”此片.Te基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真23npUsRrs1HR2

14、_：（LlsLlr）2§即s較大時(shí)轉(zhuǎn)矩近似與s成反比，這時(shí),機(jī)械特性從直線段逐漸過渡到雙曲線段，如圖Te=f(s)為以上兩段的中間數(shù)值時(shí),2-3所示。異步電動(dòng)機(jī)由額定電壓Usn電，且無加電阻和電抗時(shí)的機(jī)械特性方程式為c2'Te3npUsRrs1n（SRsR；）2s212n（L1sLlr）2（2-10）（2-11）稱作固有特性或自然特性。圖2-3異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.2 異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型異步電動(dòng)機(jī)具有很多性質(zhì)針對其非線性、強(qiáng)耦合、多變量的性質(zhì)，必需以動(dòng)態(tài)模型為出發(fā)點(diǎn)，分析異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈控制規(guī)律，才可以取得高性能的動(dòng)態(tài)調(diào)速，研究好性能異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方案。2.2

15、.1 異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換最主要條件之一就是電磁耦合，通過電流與磁通的乘積產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，再由轉(zhuǎn)速與磁通的乘積得到感應(yīng)電動(dòng)勢，無論是哪一種電機(jī)皆是如此，但是因?yàn)榻涣麟姍C(jī)與直流電機(jī)的工作原理上的差異，它們在表達(dá)式上也存在很大的差別。勵(lì)磁繞組和電樞繞組在他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)中是相互獨(dú)立的，勵(lì)磁電流和電樞電流單獨(dú)可控，若忽略對勵(lì)磁的電樞反應(yīng)或通過補(bǔ)償繞組抵消之。則勵(lì)磁和電樞繞組各自產(chǎn)生的磁動(dòng)勢在空間相差m/2,無交叉耦合。氣隙磁通由勵(lì)磁繞組單獨(dú)產(chǎn)生，而電磁轉(zhuǎn)矩和磁通與電樞電流的乘積是真比關(guān)系。忽略弱磁調(diào)速的情況下，可以在電樞合上電源以前建立磁通，并維持勵(lì)磁電流恒定，這時(shí)的磁通就是不參加系統(tǒng)

16、的動(dòng)態(tài)過程。因此，電樞電流就可以控制電磁轉(zhuǎn)矩。而交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型則不同，不能簡單的采用同樣的方法來分析與設(shè)計(jì)交流調(diào)速系統(tǒng)，這是由于以下幾個(gè)原因：(1)異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型不僅僅是由輸入的電樞電壓和輸出的轉(zhuǎn)速兩個(gè)變量組成，還要加入輸入變量頻率和輸出變量磁通，因此異步電動(dòng)機(jī)是一個(gè)多變量的系統(tǒng)。(2)在控制異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，我們不能對單獨(dú)的控制其磁通，并不像直流電動(dòng)機(jī)一樣可以保持恒定的磁通。(3)三相異步電動(dòng)機(jī)定子三相繞組在空間互差120。，轉(zhuǎn)子也可等效為空間互O若用區(qū)士學(xué)樹土不臨IMKKMPJin口klUil基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真差120。的三相繞組，各繞

17、組間存在交叉耦合，每個(gè)繞組都有各自的電磁慣性,再考慮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電慣性，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的積分關(guān)系等，動(dòng)態(tài)模型是一個(gè)高階系統(tǒng)?？傊?，異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)字模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。2.2.2 異步電動(dòng)機(jī)的三相數(shù)學(xué)模型在研究異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型時(shí)，作如下的假設(shè)：(1) 不考慮空間諧波，假設(shè)三相繞組對稱，在空間互差120。電角度，所產(chǎn)生的動(dòng)勢沿氣隙按正弦規(guī)律分布；(2) 不考慮磁路飽和，各繞組的自感和互感都是恒定的；(3) 不考慮鐵損；(4) 不考慮繞組因?yàn)轭l率變化和溫度變化所帶來的影響。無論異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是繞線型還是籠型的，都可以將其等效成三相繞線轉(zhuǎn)子，并折算到定子側(cè)，折算后的定子和轉(zhuǎn)子

18、繞組匝數(shù)相等。異步電動(dòng)機(jī)三相繞組可以是Y連接，也可以是連接，以下均以Y連接進(jìn)行討論。若三相繞組為連接，可先用-Y變換，等效為Y連接，然后，按Y連接進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。三相異步電動(dòng)機(jī)的物理模型如圖2-4所示，定子三相繞組軸線A、B、C在空間是固定的，轉(zhuǎn)子繞組軸線a、b、c以角轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。；例如以B軸為參考坐標(biāo)軸，轉(zhuǎn)子軸和定子B軸間的電角度為空間角位移變量。規(guī)定各繞組電壓、電流、磁鏈的正方向符合電動(dòng)機(jī)慣例和右手螺旋定則。圖2-4三相異步電動(dòng)機(jī)的物理模型磁鏈方程異步電動(dòng)機(jī)本山的自感磁鏈和其他繞組對它的互感磁鏈之和組成了每個(gè)繞組的磁鏈，因此，六個(gè)繞組的磁鏈可以由式2-12表示：ALaaLbbLacLA

19、aLbLAciABLbaLbbLbcLb；LBbLbcibCLcaLcbLccLcaLcbLcciCaLaALaBLaCLaaLabLaciauLbALbBLbCLbaLbbLbcibbLcALcBLcCLcaLcbLccicc(2-12)或?qū)懗蒐i式中iAiBiCiaibic定子和轉(zhuǎn)子相電流的瞬時(shí)值；“用*.MULifEVtHUJf-t.ABC各相繞組的全磁鏈基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真電壓方程三相定子繞組的電壓平衡方程為UaiARsdAdtUbiBRsdBdt(2-13)UcicRsdcdt與此相應(yīng)，三相轉(zhuǎn)子繞組折算到定子側(cè)后的電壓方程為UaiaRrdsdt

20、UbibRrdbdt(2-14)UcicRdcdt式中UaUbUcUaUbUc定子和轉(zhuǎn)子相電壓的瞬時(shí)值;RsRr定子和轉(zhuǎn)子繞組電阻。2.3 本章小結(jié)本章的主要內(nèi)容是異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，第一節(jié)從等效電路和機(jī)械特性出發(fā)介紹與分析了基于穩(wěn)態(tài)等效電路的異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型。第二節(jié)首先討論異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型非線性、強(qiáng)耦合、多變量的性質(zhì)，在假設(shè)條件下，通過分析磁鏈方程和電壓方程論述異步電動(dòng)機(jī)三相原始動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，說明了簡化的必要性和可能性。O若用區(qū)士學(xué)樹土不臨IMKKMPJin口klUil基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真3矢量控制系統(tǒng)基本思路3.1 矢量控制的基本原理以產(chǎn)生相同

21、的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢作為矢量控制系統(tǒng)的基本準(zhǔn)則，想要達(dá)到磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，必須將異步電動(dòng)機(jī)在靜止三相坐標(biāo)系上的定子交流電流通過坐標(biāo)變換等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的直流電流，并且分別加以控制。即在M-T坐標(biāo)按照定子磁場定向后，im確定磁鏈的值，it則影響轉(zhuǎn)矩，與直流電機(jī)中的勵(lì)磁電流與電樞電流對應(yīng)，使問題大大的簡化，同時(shí)也解決了多變量、強(qiáng)耦合等問題。3.1.1 矢量控制的基本思想在矢量空間內(nèi)，矢量變換控制系統(tǒng)是一種重要的控制系統(tǒng)7,其主要是將控制量的直流標(biāo)量通過坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髁浚源藖砜刂平涣麟姍C(jī)。直流電機(jī)要正常運(yùn)行，需要兩個(gè)磁鏈，勵(lì)磁磁鏈f和電樞磁鏈a,這兩個(gè)磁鏈彼此垂直且是解耦的，這是因?yàn)榍罢呤峭?/p>

22、過勵(lì)磁電流f產(chǎn)生的，后者是由電樞電流Ia產(chǎn)生的。這就意味著，當(dāng)我們控制Ia來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩時(shí)，|f是不會(huì)受到影響的，同樣的，控制If時(shí)，只會(huì)影響到“因此直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)比較簡單網(wǎng)。3-1矢量控制的原理圖通過坐標(biāo)變換的相關(guān)公式，便可以達(dá)到像直流電機(jī)那樣的特性，也就是我們可以把交流異步電動(dòng)機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系下的定子交流電流iA,iB和iC轉(zhuǎn)換成M軸方向時(shí)刻與磁場一致的OMT坐標(biāo)系下的直流電流1乂和1丁。如果以鐵心為觀察點(diǎn)，并隨OMT一起旋轉(zhuǎn)，那么看到的就不是異步電機(jī)，而是以iM為勵(lì)磁電流，以iT為電樞電流的直流電機(jī)。我們可以把控制交流電機(jī)的信號進(jìn)行變換，變換成與直流電機(jī)的信號相似。矢量控制

23、的基本原理如圖2-1所示。對異步電機(jī)的控制電流信號進(jìn)行分離，從中分離出轉(zhuǎn)矩電流信號iT和勵(lì)磁電流信號iM把iM,iT作為異步電機(jī)的控制信號。再經(jīng)過反變換，我們就可以由iM、h變換得到iA、iB和i。，用它們?nèi)タ刂颇孀冸娐?。同樣，反饋信號也可以用相同的方法進(jìn)行變換，用來對基本控制信號im和卜進(jìn)行閉環(huán)控制。因?yàn)樵谏鲜鲎鴺?biāo)變換中所用到的都是空間矢量，所以該方法被稱作矢量控制系統(tǒng)。建立了上述的矢量控制系統(tǒng)，就可以在異步電機(jī)的控制中應(yīng)用直流電動(dòng)機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)，最終達(dá)到解耦控制的目標(biāo)10。O若用區(qū)士學(xué)樹土不臨IMKKMPJin口klUil基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真3.1.2

24、 直接矢量控制與間接矢量控制矢量控制有兩種方法：一種是直接法或反饋法；另一種是間接法或前饋法。兩者的本質(zhì)區(qū)分點(diǎn)在于單位矢量是怎樣產(chǎn)生的。直接矢量控制是借助反饋磁鏈?zhǔn)噶啃盘栆隽藛挝皇噶?，通過隱藏在電機(jī)內(nèi)部的霍爾元件或者使用檢測到的電壓和電流來得到磁通大小和方位。計(jì)算的基本原理是通過采樣獲得定子電流和電壓值，經(jīng)過坐標(biāo)變換后得到坐標(biāo)下的值，積分后得到轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康闹?，之后將觀測值和參考值進(jìn)行比較，獲得定子磁通矢量的值110間接矢量控制的單位矢量信號是以前饋的方式產(chǎn)生的。轉(zhuǎn)子磁通的位置不是通過直接計(jì)算或檢測得到的。而是通過傳感器得到了電機(jī)轉(zhuǎn)速，然后再借助得到的電流和磁鏈大小得到的轉(zhuǎn)差頻率，再經(jīng)過積分

25、就可以獲得轉(zhuǎn)子磁鏈角度，這樣便可以作為下次變換時(shí)的變換角。間接矢量控制系統(tǒng)中沒有磁通傳感器，它的速度控制范圍可以很容易的從靜止（s=0）擴(kuò)展到弱磁范圍。但是間接矢量控制是依據(jù)預(yù)先計(jì)算的途徑獲得磁鏈?zhǔn)噶?，位置角則是通過電機(jī)數(shù)學(xué)模型得到的，所以電機(jī)參數(shù)對它的影響比較強(qiáng)。因此為了削弱參數(shù)變化的影響，一般對系統(tǒng)進(jìn)行在線的轉(zhuǎn)子時(shí)間參數(shù)補(bǔ)償。直接矢量控制對轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)不做要求，因此多參數(shù)的變化不夠敏感，但是需要測量的數(shù)據(jù)也就相應(yīng)變多，也就是系統(tǒng)變得更為復(fù)雜1203.2 坐標(biāo)變換異步電動(dòng)機(jī)三相初始動(dòng)態(tài)模型十分復(fù)雜，分析和求解這組非線性方程也就變得十分困難。在實(shí)際應(yīng)用中必須使其變得簡單，所以就要對其優(yōu)化，簡化

26、的基本方法就是坐標(biāo)變換。異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型之所以復(fù)雜，主要問題在于有一個(gè)復(fù)雜的電感矩陣和轉(zhuǎn)矩方程，它們體現(xiàn)了異步電動(dòng)機(jī)的電磁耦合和能量轉(zhuǎn)換的復(fù)雜關(guān)系。因此，要簡化數(shù)學(xué)模型，需從電磁耦合關(guān)系人手。3.2.1 三相-兩相變換（3/2變換）三項(xiàng)繞組A、B、C和兩相繞組、之間的變換，稱作三相坐標(biāo)系和兩相正坐標(biāo)系間的變換，簡稱3/2變換。通過把三相靜止的物理變量變成兩相靜止或者運(yùn)動(dòng)的正交物理量也就完成了三兩坐標(biāo)和兩相坐標(biāo)系之間的相互變換。圖3-2三相-兩相變換圖3-2所示為三相一兩相變換的示意圖。由于由三相坐標(biāo)表示的異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型十分復(fù)雜，因此希望可以對此模型進(jìn)行簡化。從線性代數(shù)可知，對于三相三線的

27、交流電動(dòng)機(jī)，有O3寺區(qū)土學(xué)樹生不臨“,*“網(wǎng)WAXINIKKftpJinHK-WIGffhl-Uii-t.基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真UA+UB+Uc=0,iA+iB+ic=0（3-1）即各組變量之間線性相關(guān)，因此可以將其化簡用兩個(gè)線性獨(dú)立的變量，也就是平面上的兩維坐標(biāo)表示，而最為簡單的是用正交坐標(biāo)表示圖3-3三相、兩相坐標(biāo)系與繞組磁動(dòng)勢的空間矢量三相和兩相坐標(biāo)的空間矢量位置如圖3-3所示，圖中A,B,C表示電機(jī)三相互差120°的定子繞組的坐標(biāo)；而、則表示兩相靜止正交坐標(biāo)系，將a軸與軸重合會(huì)更加的簡單方便。Fa、Fb、Fc表示互差120度的三相磁動(dòng)勢，

28、心、后表示與空間彼此垂直的磁動(dòng)勢。根據(jù)在變換的前后磁動(dòng)勢相同這一原則，定子和轉(zhuǎn)子繞組的瞬時(shí)磁動(dòng)勢在。、口軸中的投影應(yīng)當(dāng)方向相同，即：（3-11）以上變換以電流為例子。根據(jù)所使用的條件可以驗(yàn)證，這些變換矩陣也適用于電壓變換、功率變換以及磁鏈變換。3.2.2 兩相-兩相旋轉(zhuǎn)變換（2S/2R變換）從靜止兩相正交坐標(biāo)系到旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系dq的變換，稱作靜止兩相一旋轉(zhuǎn)正交變換，簡稱2S/2R變換，其中s表示靜止，r表示旋轉(zhuǎn)，變換的原則同樣是產(chǎn)生的磁動(dòng)勢相等。圖3-4兩相-兩相旋轉(zhuǎn)變換圖3-4所示是兩相一兩相旋轉(zhuǎn)變換（也叫做PARK變換）的示意圖。兩相一兩相旋轉(zhuǎn)變換實(shí)際上是一種交流的變換，也就是兩相靜止坐標(biāo)

29、系,和兩相旋轉(zhuǎn)d,q坐標(biāo)系或者M(jìn),T坐標(biāo)系的變換。把兩相靜止的物理量變換成兩相旋轉(zhuǎn)正交的物理量是其基本思路。圖3-5兩相靜止、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系以及磁動(dòng)勢（電流）空間矢量在圖3-5中，d,q繞組的直流磁動(dòng)勢分別對應(yīng)id、iq分量，%°繞組的交流磁動(dòng)勢的瞬時(shí)值分別對應(yīng)總、電。規(guī)定31的方向?yàn)榻嵌鹊恼较?，由圖可見，%,"和cossinsincosiqidC2r/2s(3-12)10之間存在下列關(guān)系O若用區(qū)士學(xué)樹土不臨IMKKMPJin口klUil式中基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真cossin(3-13)C2r/2ssincos是兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到兩相靜

30、止坐標(biāo)系的變換陣?？芍摼仃嚍檎痪仃?。并且由于其行列式的值為“+1;,數(shù)學(xué)上被稱為的“第一類正交矩陣”。對式3-12兩邊都乘以變換陣C2r/2s的逆矩陣，便可以得到1iqcos-sinicos-sinisincossincos;idii（3-14）則兩相靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系一2S/2R變換（或PARK變換）的變換矩陣為：C2r/2scossin-sincos(3-15)電流（磁動(dòng)勢）的旋轉(zhuǎn)變換矩陣也適用于電壓旋轉(zhuǎn)變換矩陣以及磁鏈的旋轉(zhuǎn)變換矩陣。3.3 SVPWMM制SVPWM是把逆變器和電機(jī)作當(dāng)作一個(gè)整體來分析的,著眼于如何使電機(jī)獲得幅值恒定的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，即正弦磁通。準(zhǔn)確的說，它

31、以三相對稱正弦波電壓供電時(shí)三相對稱電動(dòng)機(jī)定子的理想磁鏈圓為基準(zhǔn)，由三相逆變器不同的開關(guān)模式所產(chǎn)生的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶咳ソ咏鶞?zhǔn)磁鏈圓，它們的結(jié)果取決于逆變器的開關(guān)狀態(tài)，形成PWMS形。SVPW隊(duì)有很多優(yōu)點(diǎn)，其中電壓利用率高、轉(zhuǎn)矩脈沖小、易數(shù)字化、易實(shí)現(xiàn)是其主要優(yōu)點(diǎn)。目前在電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用130圖3-6所示是一個(gè)典型的電壓型PWM2變器原理簡圖。這種逆變器可以保證電壓空間矢量圓形運(yùn)動(dòng)軌跡為目標(biāo)，利用其功率開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)和順序組合、以及開關(guān)時(shí)間的調(diào)整，可以產(chǎn)生諧波較少且直流電源電壓利用率較高的輸出較為穩(wěn)定。圖3-6三相電壓源型逆變器圖中的VT1VT6六個(gè)功率開關(guān)管a,b,c分別代表3個(gè)橋臂

32、的開關(guān)狀態(tài)。規(guī)定：當(dāng)上橋臂開關(guān)管“開”狀態(tài)時(shí)（此時(shí)下橋臂開關(guān)管是“關(guān)”狀態(tài)），開關(guān)狀態(tài)為“1”;當(dāng)下橋臂開關(guān)管為“開”狀態(tài)時(shí)（此時(shí)上橋臂開關(guān)管是“關(guān)”狀態(tài)），開關(guān)狀態(tài)為“0"03個(gè)橋臂只有1和。兩種狀態(tài)，因此a,b,c形成000,001,11:功以太甲總4行內(nèi)丈尊帝基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真、飛三十IMVKMjnAtWlG%口HJJif010,011,100,101,110,111共8種(23=8)開關(guān)模式。其中000和111開關(guān)模式使逆變器輸出電壓為零，所以這兩種開關(guān)模式為零狀態(tài)。當(dāng)零矢量作用于電機(jī)時(shí)不形成磁鏈?zhǔn)噶?；而?dāng)非零矢量作用于電機(jī)時(shí)，會(huì)在電

33、機(jī)中形成相應(yīng)的磁鏈?zhǔn)咐?。開關(guān)變量矢量a,b,cT和相電壓輸出矢量Ua,Ub,Uct之間關(guān)系如下：UaUbUc2-1-13u.12-11-12式中U"為直流母線電壓。為了簡化計(jì)算,是在兩相靜止坐標(biāo)系下的，因此須要將其轉(zhuǎn)換到(3-16)本電機(jī)控制系統(tǒng)中必須用到的量0坐標(biāo)系中。根據(jù)Clarke變換原理與式(3-16),可得開關(guān)a,b,c相對應(yīng)的相電壓轉(zhuǎn)換成口0坐標(biāo)系中的分量，轉(zhuǎn)換結(jié)果見表3.1和圖3-7根據(jù)表3.1,計(jì)算得到的八個(gè)矢量成為基本電壓空間矢量。根據(jù)其相位角的特點(diǎn)將八個(gè)電壓矢量分別命名為。000、U。、U60.U120、U180>U240>U300>O111圖3

34、-7給出了這8個(gè)向量在坐標(biāo)軸下分布情況，其中0000和0111為零矢量，位于中心；定義U180、U240之間為區(qū)間IV,定義U240、U300之間為V,定義U300>U0之間為區(qū)間V114。圖3-7基本電壓空間矢量圖空間矢量PWM技術(shù)實(shí)質(zhì)上就是通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合基本空間矢量的開關(guān)狀態(tài)來近似輸出的參考電壓矢量Uouto在一個(gè)PWM周期內(nèi)，對于任意輸出的參考電壓矢量U°ut，都可以由八個(gè)基本電壓矢量來合成。如圖3-7所示，當(dāng)電壓空間矢量uout在I號區(qū)間，Uout就可以由U0，U60來合成，它等于TJTpwm倍的U0和T2，Tpwm倍的U60的矢量和，其中和T2分別是u0和U60的作用

35、時(shí)間。按照這種方式，在下一個(gè)TPWM周期內(nèi)，仍然使用U0和U60的線性時(shí)間組合，但作用的作用時(shí)間由T1和T2變?yōu)門1和T2,它們必須確保所合成的新的空間電壓矢量Uout的幅值不變。這樣，在每一個(gè)Tpwm內(nèi)，都改變相鄰基本空間矢量的作用時(shí)間，并確保所合成的電壓空間矢量的幅值都相等，當(dāng)Tpwm足夠小時(shí)，電壓空間矢量的軌跡是一個(gè)近似的圓。因此，開關(guān)管的開關(guān)狀態(tài)的線性組合可以合成平面上的任12O若用區(qū)士學(xué)樹土不臨IMKKMPJin口klUil基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真意電壓空間矢量。3.3本章小結(jié)這一章主要探究了矢量控制的基本思路與原理，首先從理論出發(fā)，通過分析直接矢

36、量控制與間接矢量控制的關(guān)系，分析矢量控制的原理圖介紹了矢量控制的基本原理；緊接著通過坐標(biāo)圖與公式分別區(qū)分與介紹了三相-兩相變換變換和兩相-兩相變換，從完成了對坐標(biāo)變換的解析，即異步電機(jī)在同步旋轉(zhuǎn)MT坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型以及轉(zhuǎn)子磁鏈的計(jì)算和觀測方法。最后在簡要分析SVPWM控制原理的基礎(chǔ)上，詳細(xì)推到了SPVWM的調(diào)制方法。13O若用區(qū)士學(xué)樹土不臨IMKKMPJin口klUil基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真4異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真通過第三章的理論分析我們知道，三相交流異步電動(dòng)機(jī)只需要通過3/2變換（CLARK變換）、2S/2R變換（PARK變換）之后就可以的到像直流電

37、動(dòng)機(jī)的電流分量，從而交流異步電動(dòng)機(jī)就可以相直流電動(dòng)機(jī)一樣來控制與分析。本章首從介紹各種模塊出發(fā)通過前兩章對理論基礎(chǔ)的分析，搭建出Matlab的仿真模型然后進(jìn)行仿真。4.1矢量控制系統(tǒng)模型4.1.1 坐標(biāo)變換模塊坐標(biāo)變換模塊包括3/2變換，2S/2R變換及其逆變換，由式子（2-10）、（2-11）、（2-14）可以得到轉(zhuǎn)變的模型如下圖4-14-4所示：圖4-1Clarke變換模塊圖4-2Clarke逆變換模塊圖4-3Park變換模塊圖4-4Park逆變換模塊4.1.2 PI調(diào)節(jié)模塊PI調(diào)節(jié)器有很多種，如調(diào)節(jié)PI調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)矩PI調(diào)節(jié)器、磁通PI調(diào)節(jié)器，這些調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)基本相同，包括比例、積分和限幅

38、環(huán)節(jié)，但是他們的參數(shù)設(shè)置卻不同，轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器模型如圖4-5所示。圖4-5轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器模塊4.1.3 轉(zhuǎn)子磁鏈觀測模塊在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，根據(jù)轉(zhuǎn)子磁鏈定向的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的控制方程式，構(gòu)建轉(zhuǎn)子磁鏈觀測模塊圖如圖4-6所示：圖4-6轉(zhuǎn)子磁鏈觀測模塊14芯土多舟生不臨“息$網(wǎng)MOVKUIMVKAmHFWEt口，14此尢基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真4.1.4 SVPWMB塊(1)電壓矢量所處扇區(qū)的判定模塊根據(jù)矢量控制系統(tǒng)圖中知，已知"舐，印根據(jù)計(jì)算出所處扇區(qū)，如圖4-7所示。圖4-7矢量所處扇區(qū)判斷模塊(2)扇區(qū)基本電壓矢量的工作時(shí)間計(jì)算模塊在計(jì)算

39、基本電壓矢量工作時(shí)間過程中，以兩相靜止坐標(biāo)系下、軸分量US與US,PWMfi周期Tpwm。扇區(qū)號N以及直流母線電壓Udc作為模塊的輸入。圖4-8X、丫、z計(jì)算模塊圖可以建立計(jì)算中間變量X、Y、Z的仿真模型如圖4-8所示。并且可以建立計(jì)算各個(gè)扇區(qū)基本電壓空間矢量工作時(shí)間Ti和T2的仿真模型如圖4-9所示，在4-9的右側(cè)加入了判斷模塊。圖4-9各扇區(qū)Ti、T2時(shí)間模塊圖(3)PWM波開關(guān)切換時(shí)間圖4-10開關(guān)切換時(shí)間模塊此模塊以PWM的周期Tpwm、扇區(qū)號N以及扇區(qū)基本電壓空間矢量工作時(shí)問Ti和T2作為模塊的輸入。(1)SVPWM波形生成模塊本論文仿真模塊采用三角波進(jìn)行調(diào)制，并將三角波的周期Ti定

40、為定時(shí)器周期。將三角波與切換時(shí)間Tcm1、Tcm2、Tcm3比較。調(diào)制出SVPWM波，仿真生成模塊如圖4-11表示。圖4-11SVPWM生成模塊圖SVPWM模塊及其仿真由上述圖4-84-11的模塊圖，得到如圖4-12所示的SVPWM仿真模塊。圖4-12SVPWM仿真模塊4.2仿真結(jié)果與分析圖4-12Matlab/Simulink異步電動(dòng)機(jī)矢量控制仿真建模整體框圖(1)空載情況分析15基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真滂18區(qū)甲日去行內(nèi)丈亨?IIMi|；K-IJ.hlr.|.I1'.|i|I轉(zhuǎn)子磁通的給定值為0.95Wb,負(fù)載為零，轉(zhuǎn)速初值為130rad/s,0

41、.5s后變?yōu)?0rad/s,仿真結(jié)果如圖4-134-15所示，在圖4-13中空載啟動(dòng)的一瞬間電機(jī)電流峰值達(dá)到了35.6A,有效值為22.1A,啟動(dòng)電流是額定電流6.5A的3.4倍，通常情況下啟動(dòng)電流不會(huì)超過額定電流的67倍，因此該啟動(dòng)電流在可以承受的范圍之內(nèi)。圖4-13定子A相電流波形圖4-14電磁轉(zhuǎn)矩波形(a)圖4-14是電磁轉(zhuǎn)矩的波形圖，從中可以看到啟動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩為34N.m,額定轉(zhuǎn)矩為20.1N.m,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)矩的1.69倍，通常情況下電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不能超過電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的2倍，所以啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩在電機(jī)可以承受的范圍以內(nèi)。還可以看出空載穩(wěn)定時(shí)轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)幅值為0.53N.m,是額定轉(zhuǎn)矩的0.0

42、16倍，說明空載轉(zhuǎn)矩偏小。圖4-15轉(zhuǎn)速波形圖4-15是轉(zhuǎn)速波形圖，從中可以看出電機(jī)轉(zhuǎn)速從0到130rad/s的調(diào)整時(shí)間為0.075s,從130rad/s到80rad/s的調(diào)整時(shí)間0.05s,上升的曲面較為平滑，上升到130rad/s的0.5秒中也是一條直線，且在將為80rad/s后也沒有出現(xiàn)什么波動(dòng)，說明矢量控制電機(jī)速度特性達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的要求。(2)負(fù)載情況分析如圖4-164-18所示，轉(zhuǎn)速設(shè)定為120rad/s,在0到0.5s輸入了負(fù)載為斜坡的信號，其最大值為15N.m,從圖上可以看出電流值因?yàn)樾逼滦盘柕妮斎胍苍谥饾u的增加，在穩(wěn)定時(shí)的電流峰值為8.70A,其有效值為6.15A,在額定電流的范

43、圍之內(nèi)。圖4-16定子A相電流波形圖4-17電磁轉(zhuǎn)矩波形圖4-17是在載入負(fù)載后的電磁轉(zhuǎn)矩波形，如圖所示，一開始轉(zhuǎn)矩在逐漸的上升然后趨于平穩(wěn)，但是在1s時(shí)，負(fù)載突然轉(zhuǎn)變?yōu)?,這是電流直接下降，可得轉(zhuǎn)速波形的超調(diào)量1.66%。圖4-18轉(zhuǎn)速波形圖4-18是在負(fù)載情況下的轉(zhuǎn)速波形，從圖形上看一開始在1.5s時(shí)，輸入負(fù)載為15N.m的階躍信號，這時(shí)的電流一直在上升，但是轉(zhuǎn)速卻有點(diǎn)下降，之16O若用區(qū)士學(xué)樹土不臨IMKKMPJin口klUil基于Matlab/Simulink的異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真后幾部沒有太大的浮動(dòng)，當(dāng)電流穩(wěn)定是其峰值為8.65A,有效值6.12A在額定電流之內(nèi)；而轉(zhuǎn)速曲線此時(shí)的

44、超調(diào)量為1.5%圖4-19定子A相電流波形當(dāng)負(fù)載為正弦輸入時(shí)，其仿真結(jié)果如圖4-194-21所示，圖4-19是定子A相電流波形，分析電流波形看一看出，在12s的時(shí)間段里加入的正弦負(fù)載信號的幅值為5N.m,頻率為50Hz,其輸出電流幅值為9.15A,有效值為6.49A,是在額定電流范圍內(nèi)的。圖4-20電磁轉(zhuǎn)矩波形圖4-20是電磁轉(zhuǎn)矩的波形，因?yàn)樵?.5s時(shí)加入了介于信號，定子的電流突然增加，從圖中可以清楚的看出在0.5s是轉(zhuǎn)矩垂直上升，超調(diào)量為1.26%,電磁轉(zhuǎn)矩輸出與輸入正弦信號對應(yīng)，輸出的轉(zhuǎn)速波形的波動(dòng)量為0.25%。圖4-21轉(zhuǎn)速波形圖4-21是轉(zhuǎn)速波形，從圖形上看與負(fù)載是階躍輸入和斜坡輸

45、入時(shí)的轉(zhuǎn)速圖幾乎相同，也是開始的時(shí)候快速上升之后趨于平穩(wěn)，電磁轉(zhuǎn)矩輸出與輸入正弦信號對應(yīng)，輸出的轉(zhuǎn)速波形的波動(dòng)量為0.25%。通過搭建模塊在Matlab/Simulink環(huán)境，使用SVPWM方式調(diào)制的矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，不難看出在空載調(diào)速時(shí)其啟動(dòng)電流，轉(zhuǎn)矩以及調(diào)速性能都符合基本的要求。4.5本章小結(jié)本章在Matlab/Simulink環(huán)境下，首先在構(gòu)建二相靜止坐標(biāo)下異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上介紹了幾個(gè)在本設(shè)計(jì)中需要用到的模塊，并且進(jìn)行了組裝，建立了基于電壓空間矢量脈寬調(diào)制的異步電機(jī)矢量控制模型，通過產(chǎn)生的仿真圖，分別對啟動(dòng)電流、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行了分析，最后成功驗(yàn)真了所建模塊的正確性。17O若用區(qū)士學(xué)樹土不臨IMKKMPJin口k