基于simulink异步电机矢量控制系统建模与仿真

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第5期(总第150期)机械工程与自动化No．52008年10月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MATIoN0ct．文章编号：1672—6413(2008)05—0070—02基于Simulink的异步电机矢量控制系统建模与仿真张倩，张荣文(1．中北大学机电工程学院，山西太原030051；2．91550部队93分队，辽宁大连116023)摘要：根据异步电动机矢量控制原理，在Simulink环境下建立异步电动机矢量控制调速系统，并以某电机为例对该控制

2、系统进行仿真分析，验证了该模型的合理性和有效性。关键词：异步电机；矢量控制；Simulink中图分类号：TP273：TM343文献标识码：A0引言P——微分算子；交流异步电动机的数学模型是一个高阶、非线性、P——电机极对数。强耦合的多变量系统。经典的交流电机理论和传统控1．2矢量控制系统结构图制系统分析方法不能完全适应于现代交流调速系统。控制系统采用转子磁场定向的矢量控制方案，其为了实现高动态性能，2O世纪7O年代，许多专家学者系统结构见图1。整个系统采用双闭环控制，转矩环和经过潜心研究，并在实践中不断改进，终于形成了目磁通环为内环，转速环为外环。

3、磁通的闭环控制可实前所普遍应用的异步电动机矢量控制变频调速系统。现转子磁通的恒定。当转子磁通恒定时，电磁转矩与按转子磁场定向的矢量控制通过一系列的坐标变换，定子电流的丁轴分量成正比，通过控制就可以控实现了电机定子电流中励磁分量和转矩分量的解耦控制电磁转矩。这样由控制转子磁通，控制转矩，实制。将控制对象的感应电机当作直流电机来进行控制，现了系统的完全解耦控制。实现了对电机电磁转矩的动态控制，从而优化了调速矢量控制原理为：电机电流经过Clark变换，将实系统的性能。时采样到的电流ii转换为在静止坐标系下的电流本文在分析异步电动机矢量控制方法的基础上，i

4、、i口；通过转子磁链观测模块计算出转子磁链角，再应用Simulink建立了异步电动机矢量控制调速系统通过Park变换，得到与转子同步坐标系下的电流i的仿真模型，同时对某电机进行了调速控制仿真分析。i；通过磁通观测器和转矩观测器得到观测值，和1异步电机矢量控制系统T；由光电编码器获得的电机转速与给定转速比1．1矢量控制基本方程较，获得的偏差经过速度PI调节器，得到由电流丁轴以转子磁场定向的异步电动机在一丁坐标系分量决定的转矩参考值丁，与转矩的观测值的偏中，轴与转子磁链同向。根据电压方程和磁链方差经过转矩PI调节器输出为转子同步坐标系(M一程，可得到矢

5、量控制基本方程：丁)上的电压分量；由电流轴分量决定的磁通参一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯考值与磁通反馈量的偏差经过磁通PI调节器。(1)，输出为转子同步坐标系下的电压分量壶。再经过Lmist⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一一吊。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)Park逆变换转换为静止坐标(一卢)下的电压分量“、，通过SVPWM逆变调制，将期望的电压矢量Te一半。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(3)供给逆变器(为逆变器直流电源电压)。式中：i⋯i,t——分别为定子电流在M轴、丁轴上的分量；2仿真模型的建立L、L一分别为电机的转子自感和互感；控制系统仿真模型见图2，其中包括3s

6、／2r转换、丁，——转子时间常数；2r／2s转换、SVPWM(电压空间矢量)计算、转子磁链——电机的转差角频率；观测、逆变器、电机、PI调节器等模块。丁——电磁转矩；根据工程设计方法将转矩调节器和磁通调节器校收稿日期：2008—01—25；修回日期：2008—04—25作者简介：张倩(1980一)，女，山西神池人，硕士研究生。维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com2008年第5期张倩，等：基于Simulink的异步电机矢量控制系统建模与仿真·71·正为典型I型系统，将转速调节器校正为典型II型系Bloc

7、k提供的电器元件，其它模块则采用Simulink子统，从而可得到PI控制器参数。异步电动机模块和系统封装而得。PWM逆变器模块采用Simulink／simpowersystem图1三相异步电机转子磁场定向矢量控制系统结构图图2控制系统仿真模型3仿真算例用Simulink建立的异步电机矢量控制系统，模型电机参数为：额定功率3Okw；定子电阻直观，不用编程，容易理解和使用，且仿真模型采用0．010912；定子自感0．01436mH；转子电阻0．O08f~；模块化设计，易于扩展，为交流传动系统的进一步研转子自感0．01472mH；转子互感0．0138mH

8、；转动惯究和设计打下了良好的基础。量0．379kg·in；极对数2。电机给定转速一lOOrad／，、、．～S，在f一1．8