异步电动机转差频率矢量控制方案研究

异步电动机矢量控制系统的仿真

异步电动机矢量控制系统仿真 1.异步电机矢量控制系统的原理及其仿真 1.1 异步电动机矢量控制原理异步电机矢量变换控制系统和直接转矩控制系统都是目前已经获得使用的高性能异步电机调速系统，对比直接转矩控制系统，矢量变换系统有可以连续控制，调速范围宽的优点，因此矢量变换控制系统为现代交流调速的重要方向之一。本文采用的是转子磁场间接定向电流控制型交流异步电机矢量控制系统[1]，如图1所示。图1矢量变换控制系统仿真原理图如果把转子磁链方向按空间旋转坐标系的M轴方向定向，则可得到按转子磁场方式定向下的三相鼠笼式异步电动机的矢量控制方程。（1）（2）（3）（4）

（5）上列各式中，是转子励磁电流参考值；是转差角频率给定值；是定子电流的励磁分量；是定子电流的转矩分量；是定子频率输入角频率；是转子速度；是转子磁场定向角度；是转子时间常数；和分别是电机互感和转子自感。图4所示控制系统中给定转速和实际电机转速相比较，误差信号送入转速调节器，经转速调节器作用产生给定转矩信号，电机的激磁电流给定信号根据电机实际转速由弱磁控制单元产生，再利用式（1）产生定子电流激磁分量给定信号，定子电流转矩分量给定信号则根据式（2）所示的电机电磁转矩表达式生成。、和转子时间常数Lr一起产生转差频率信号，和ωr相加生成转子磁场频率给定信号，对积分则得到转子磁场空间角度给定信号。和经坐标旋转和2/3相变换产生定子三相电流给定信号、和，和定子三相电流实测信号、和相比较，由滞环控制器产生逆变器所需的三相PWM信号。 1.2 异步电机转差型矢量控制系统建模在MATLAB/SIMULINK环境下利用电气系统模块库中的元件搭建交流异步电机转差型矢量控制系统[2]，电流控制变频模型如图2所示。图2 电流控制变频模型图整个仿真图由电气系统模块库中的元件搭建组成，元件的直观连接和实际的主电路相像似，其中主要包括：速度给定环节，PI速度调节器、坐标变换模块、

基于稳态模型的转差频率控制的交流调速系统的仿真与设计

运动控制系统课程设计题目：基于稳态模型的转差频率控制的交流调速系统的仿真与设计信息与电气工程学院 08级电气三班

一设计目的：应用所学的交、直流调速系统的基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行运动控制系统的初步设计。应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立运动控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。在原理设计与仿真研究的基础上，应用PROTEL进行控制系统的印制板的设计，为毕业设计的综合运用奠定坚实的基础二设计参数：额定输出功率17KW；定子绕组额定线电压380V；定子绕组额定相电流25A; 定子绕组每相电阻0.1欧姆；定子绕组接线形式Y；转子额定转速1430rpm; 转子形式:鼠笼式；转子每相折算电阻:1欧姆；转子折算后额定电流50A；额定功率因数：0.75；电机机电时间常数1S; 电枢允许过载系数1.5；环境条件: 电网额定电压:380/220V; 电网电压波动10%; 环境温度:-40~+40摄氏度; 环境相对湿度:10~90%.

控制系统性能指标: 转差率：3%；调速范围：D ＝20；电流超调量小于等于5%; 空载起动到额定转速时的转速超调量小于等于30%; 稳速精度：0.03. 三设计原理： 1 转差频率控制的基本概念本文主要介绍异步电动机的转差频率控制方式，在该基础上进一步介绍转差频率间接矢量控制方式。由电力拖动的基本方程式: e L p J d T T n dt ω-= （1-1）根据基本运动方程式，控制电磁转矩e T 就能控制d dt ω 。因此，归根结底，控制调速系统的动态性能就是控制转矩的能力。图1.1异步电动机稳态等效电路和感应电动势电磁转矩关系式：

转差频率控制的异步电动机

转差频率控制的异步电动机 Revised as of 23 November 2020

转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真实训报告二级学院专业电气工程及其自动化班级指导教师 2014年6月摘要矢量变换控制技术的诞生和发展奠定了现代交流调速系统高性能化的基础。交流电动机是个多变量、非线性、强耦合的被控对象，采用参数重构和状态重构的现代控制理论概念可以实现交流电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解耦，实现了将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程，使交流调速系统的动态性能得到了显着的改善和提高，从而使交流调速取代直流调速成为可能。目前对调速性能要求较高的生产工艺已较多地采用了矢量控制型的变频调速装置。实践证明，采用矢量控制的交流调速系统的优越性高于直流调速系统。本文基于MATLAB?对异步电动机转差频率控制调速系统进行仿真研究。首先分析了异步电动机转差频率控制技术的主要控制方

法、基本组成与工作原理。之后对异步电机的动态模型做了分析，进一步介绍了异步电机的坐标变换，对异步电机转差频率矢量控制系统的基本原理进行了阐述，通过仿真工作，证明了其可行性。最后，通过对仿真结果进行分析，归纳出如下结论：单纯的转差频率控制带载能力差，应用转差频率矢量控制可增强电机对转矩的调节能力且无需电压补偿。关键词：异步电动机矢量控制转差角频率 MATLAB 目录

一、转差频率控制的异步电动机矢量控制调速系统 1.矢量控制概述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。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Ia、Ib、Ic、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制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。

《三相异步电动机的正反转控制线路》教学设计

专业资料《三相异步电动机的正反转控制线路》教学设计

课题：三相异步电动机的正反转控制线路授课班级：电子中职高一年级下学期授课时间：2014年4月11日星期五授课教材：中国劳动社会保障出版社《电力拖动控制线路与技能训练》教材分析：《三相异步电动机的正反转控制线路》这节内容选自第二单元课题三“三相异步电动机的正反转控制线路”第二部分。正反转控制在现代化生产中属于绝对不可缺少的生产控制环节，如机床工作台的前进与后退、万能铣床主轴的正传与反转、起重机的上升与下降等。它在电动机的基本控制中，前面与电动机的正转控制紧密相连，后面与位置控制、顺序控制、多地控制、启动控制、制动控制等密切相关，对今后进一步进行电工技能实训及培养学生的实际动手操作能力起着举足轻重的作用。教学目标：知识与技能: 1）理解三相异步电动机三种正反转控制线路； 2）掌握三相异步电动机正反转的工作原理。过程与方法： 1）通过分析三种控制电路的渐进过程，培养学生的识图能力以及比较分析和归纳总结的能力。 2）通过引导学生分析工作原理、培养和训练学生综合分析电路的能力。情感态度与价值观：培养学生严谨认真的职业工作态度。增强学生发现问题、认识问题、解决问题。教学重点： 1）接触器联锁的正反转控制线路的组成与工作原理 2）对控制线路的每个元件都要明确其位置和作用。教学难点： 1）如何改变三相电源相序。 2）引导学生思考如何实现双重联锁。教法：提问、启发引导法（重点）：先不给出线路图，在教师的步步启发下，学生积极思考，由师生共同画出接触器联锁的正反转控制线路图。这样，便于学生掌握线路的组成与工作原理。

感应电动机转差型矢量控制系统的设计

感应电动机转差型矢量控制系统的设计 1 引言感应电动机具有结构简单、坚固耐用、转速高、容量大、运行可靠等优点。但是，由于感应电动机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，磁通和转矩耦合在一起，不能像直流电动机那样，磁通和转矩可以分别控制。所以，一直到20世纪80年代都没有获得高性能的感应电动机调速系统。近年来，随着电力电子技术、现代控制理论等相关技术的发展，使得感应电动机在可调传动中获得了越来越广泛的应用。矢量控制策略的提出，更是实现了磁通和转矩的解耦控制，其控制效果可媲美直流电动机。本文在分析感应电动机矢量控制原理的基础上，基于matlab/simulink建立了感应电动机转差型矢量控制系统仿真模型，仿真结果证明了该模型的合理性。并在此基础上进行系统的软、硬件设计，通过实验验证控制策略的正确性。 2 矢量控制的基本原理长期以来，直流电动机具有很好的运行特性和控制特性，通过调节励磁电流和电枢电流可以很容易的实现对转矩的控制。因为它的转矩在主磁极励磁磁通保持恒定的情况下与电枢电流成线性关系，所以通过电枢电流环作用就可以快速而准确地实现转矩控制，不仅使系统具有良好稳态性能，又具有良好的动态性能。但是，由于换向器和电刷的原因，直流电动机有它固有的缺点，如制造复杂，成本高，需要定期维修，运行速度受到限制，难以在有防腐防暴特殊要求的场合下应用等等。矢量控制的设计思想是模拟直流电动机的控制特点进行交流电动机控制。基于交流电动机动态模型，通过矢量坐标变换和转子磁链定向，得到等效直流电动机的数学模型，使交流电动机的动态模型简化，并实现磁链和转矩的解耦。然后按照直流电动机模型设计控制系统，可以实现优良的静、动态性能。转子磁链ψr仅由定子电流励磁电流ism产生，与定子电流转矩分量ist无关，而电磁转矩te正比于转子磁链和定子电流转矩分量的乘积，这充分说明了感应电动机矢量控制系统按转子磁链定向可以实现磁通和转矩的完全解耦。按转子磁链定向的矢量控制系统的关键是准确定向。但是，转子磁链的直接检测非常困难，而利用磁链模型间接估算磁链的

转差频率控制地异步电动机

转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真实训报告二级学院专业电气工程及其自动化班级指导教师 2014年6月

摘要矢量变换控制技术的诞生和发展奠定了现代交流调速系统高性能化的基础。交流电动机是个多变量、非线性、强耦合的被控对象，采用参数重构和状态重构的现代控制理论概念可以实现交流电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解耦，实现了将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程，使交流调速系统的动态性能得到了显著的改善和提高，从而使交流调速取代直流调速成为可能。目前对调速性能要求较高的生产工艺已较多地采用了矢量控制型的变频调速装置。实践证明，采用矢量控制的交流调速系统的优越性高于直流调速系统。本文基于MATLAB 对异步电动机转差频率控制调速系统进行仿真研究。首先分析了异步电动机转差频率控制技术的主要控制方法、基本组成与工作原理。之后对异步电机的动态模型做了分析，进一步介绍了异步电机的坐标变换，对异步电机转差频率矢量控制系统的基本原理进行了阐述，通过仿真工作，证明了其可行性。最后，通过对仿真结果进行分析，归纳出如下结论：单纯的转差频率控制带载能力差，应用转差频率矢量控制可增强电机对转矩的调节能力且无需电压补偿。关键词：异步电动机矢量控制转差角频率 MATLAB

目录一、转差频率控制的异步电动机矢量控制调速系统 (4) 1.矢量控制概述 (4) 2.转差频率控制 (4) 3.转差频率矢量控制系统组成 (5) 4.转差频率矢量控制系统工作原理 (5) 二、基于Simulink的转差频率矢量控制系统仿真 (7) 1.仿真模型的建立 (7) 2.主电路模块 (7) 3.转速调节器（ASR）模块 (7) 4.函数运算模块 (8) 5.坐标变换模块2r/3s (9) 6.转差频率矢量控制系统仿真参数设置 (9) 7. 转差频率矢量控制系统仿真模型图 (10) 三、仿真结果及分析 (11) 1.仿真波形图 (11) 2.仿真结果分析 (14) 四、总结 (15) 五、参考文献 (16)

转差频率控制的异步电动机矢量控制系统的仿真建模

转差频率控制的异步电动机矢量控制系统的仿真建模 *** （江南大学物联网工程学院，江苏无锡214122）摘要：矢量控制是目前交流电动机的先进控制方式，本文对异步电动机的动态数学模型、转差频率矢量控制的基本原理和概念做了简要介绍，并结合Matlab／Simulink软件包构建了异步电动机转差频率矢量控制调速系统的仿真模型，并进行了试验验证和仿真结果显示，同时对不同参数下的仿真结果进行了对比分析。该方法简单、控制精度高，能较好地分析交流异步电动机调速系统的各项性能。关键词：转差频率；交流异步电动机；矢量控制；Matlab Modeling and Simulation of induction motor vector control system Based on Frequency control Luxiao (School of Communication and Control, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214036，China) Abstract: Vector control is an advanced AC motor control, this paper dynamic mathematical model of induction motor, slip frequency vector control of the basic principles and concepts are briefly introduced, and combined with Matlab / Simulink software package ,give the slip frequency vector Control System of the simulation model of the induction motor .Showed the simulation results, and simulation results under different parameters were compared. The method is simple, high control precision, can better analyze the AC induction motor drive system of the performance. Keywords: AC asynchronism motor; vector control; modeling and simulation; Matlab; 引言：由于交流异步电动机属于一个高阶、非线性、多变量、强耦合系统。数学模型比较复杂，将其简化成单变量线性系统进行控制，达不到理想性能。为了实现高动态性能，提出了矢量控制的方法。所谓矢量控制就是采用坐标变换的方法，以产生相同的旋转磁势和变换后功率不变为准则，建立三相交流绕组、两相交流绕组和旋转的直流绕组三者之间的等效关系，从而求出异步电动机绕组等效的直流电机模型，以便按照对直流电机的控制方法对异步电动机进行控制。因此，它可以实现对电机电磁转矩的动态控制，优化调速系统的性能。 Matlab是一种面向工程计算的高级语言，其Simulink环境是一种优秀的系统仿真工具软件，使用它可以大大提高系统仿真的效率和可靠性。本文在此基础上构造了一个矢量控制的交流电机矢量控制调速系统，包含了给定、PI调节器、函数运算、二相/三相坐标变换、PWM脉冲发生器等环节，并给出了仿真结果。 1．异步电动机的动态数学模型异步电动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。在研究异步电动机的多变量非线性数学模型时，常作如下的假设： 1）忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间中互差120°电角度，所产生的磁动势沿

#三相异步电动机正转控制线路(2)

编号： 02 任课教师：时永贵教研室主任签字：课题二三相异步电动机的正转控制线路教学目的：1. 掌握常用低压电器种类、名称、符号、使用方法； 2. 正确进行三相异步电动机的正转控制线路装配。德育目标：由学生独立完成线路的装配，发挥学生的创造力，树立学生的自信心。教学重点：电动机的正转控制线路的安装、调试。教学难点：掌握正转控制线路的工作原理分析。教学方法：讲解法、演示法、现场实习法课的类型：实习课教学过程：课前准备：1.准备实习设备、材料及教学用具； 2.检查学生出勤情况，工具及劳动保护穿戴情况； 3.集中学生注意力，准备讲授教学内容。安全教育: 1.集体背诵安全操作规程； 2.正确使用电工工具及仪表； 3.按操作规程要求正确操作电器设备的运行。讲授新课：课题二三相异步电动机的正转控制线路一、常用低压电器介绍 1、负荷开关（闸刀开关）（1）用途：接通或切断电路，具有短路、过载保护功能。（2）符号：QS （3）结构：开关的瓷底座上装有进线座、静触头、熔体、出线座和带瓷制手柄的刀式动触头，上面盖有胶盖，以防止人员操作时触及带电体或开关分断时产生的电弧飞出伤人。（4）选用方法： 1）用于照明和电热负载时，选用额定电压220V、额定电流不小于电路所有负载额定电流之和的两极开关。 2）用于控制电动机的直接启动和停止时，选用额定电压380V，额定电流不小于电动机额定电流3倍的三极开关。（5）安装方法： 1）垂直安装，手柄位置上合下断，不准平装、倒装，防止发生误合闸事故。 2）接线时应把电源进线接在静触头一边的进线座，负载接在动触头一边的出线端。

3）安装时，应检查闸刀和静插座接触是否良好。 2、熔断器（1）用途：在线路中作短路保护。（2）符号：（3）结构：主要有熔体、安装熔体的熔管和熔座三部分组成。（4）选择方法： 1）对于照明和电热等电流平稳的电路，熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流。 2）一台不经常启动且启动时间不长的电动机的短路保护，熔体的额定电流I RN 应大于或大于1.5～2.5倍电动机额定电流I N 3）多台电动机的短路保护,熔体的额定电流应大于其中最大容量电动机的额定I Nmax 的1.5～2.5倍,再加上其余电动机额定电流的总和∑I N （5）安装方法： 1）垂直安装，螺旋式中心端为进线、螺口为出线。 2）熔体熔断后，应分析原因排除故障后，再更换新的熔体。在更换新的熔体时，不能轻易改变熔体规格，更不能使用铜丝或铁丝代替熔体。 3、接触器（1）用途：实现远距离操作和自动控制，兼有欠压、失压保护。（2）符号：KM 主触头常开常闭线圈（3）结构：电磁机构、触头系统、灭弧装置和辅助部件组成。（4）选择方法： 1）接触器主触头的额定电压应等于或大于负载的额定电压。 2）接触器主触头的额定电流应大于或等于负载电路的额定电流。可按下列经验公式计算。 N N KU P Ic 3 10?= 式中 K —经验系数，一般取1～1.4； P N —被控制电动机的额定功率，KW ； U N —被控制电动机的额定电压，V ； I C —接触器主触头电流，A 。 3）接触器主触头的数目应满足控制线路的要求。 4、热继电器（1）用途：用于电动机的过载保护、断相保护。

矢量控制学习心得体会

矢量控制学习心得体会这学期跟着严老师学习了运动控制这门课程，加深了对电机拖动在实例中的运用，而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。异步电动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，虽然通过坐标变换可以使之降阶并简化，但并没有改变其非线性、多变量的本质。因此，需要异步电动机调速系统具有高动态性能时，必须面向这样一个动态模型。按转子磁链定向的矢量控制系统便是其中一种。异步电动机经过坐标变换可以等效成直流电动机，那么，模仿直流电动机的控制策略，得到直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，就能够控制异步电动机了。由于进行坐标变换的是电流的空间矢量，所以这样通过坐标变换实现的控制系统就叫作矢量控制系统，简称VC系统。在设计矢量控制系统时，可以认为，在控制器后面引入的反旋转变换器VR-1与电机内部的旋转变换环节VR抵消，2/3变换器与电机内部的3/2变换环节抵消，如果再忽略变频器中可能产生的滞后，则图6-53中虚线框内的部分可以完全删去，剩下的就是直流调速系统了。可以想象，这样的矢量控制交流变压变频调速系统在静、动态性能上完全能够与直流调速系统相媲美。矢量变换包括三相/两相变换和同步旋转变换。在进行两相同步旋转坐标变换时，只规定了d，q两轴的相互垂直关系和与定子频率同步的旋转速度，并未规定两轴与电机旋转磁场的相对位置，对此是有选择余地的。按照图6-53的矢量控制系统原理结构图模仿直流调速系统进行控制时，可设置磁链调节器AψR 和转速调节器ASR分别控制ψr和ω，如图6-55所示。为了使两个子系统完全解耦，除了坐标变换以外，还应设法抵消转子磁链ψr对电磁转矩T e的影响。比较直观的办法是，把ASR的输出信号除以ψr，当控制器的坐标反变换与电机中的坐标变换对消，且变频器的滞后作用可以忽略时，此处的（÷ψr）便可与电

实验八三相鼠笼式异步电动机正反转控制

实验八三相鼠笼式异步电动机正反转控制一、实验目的 1、通过对三相鼠笼式异步电动机正反转控制线路的安装接线，掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。 2、加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁等环节的理解。 3、学会分析、排除继电--接触控制线路故障的方法。二、原理说明在鼠笼机正反转控制线路中，通过相序的更换来改变电动机的旋转方向。本实验给出两种不同的正、反转控制线路如图37-1及37-2，具有如下特点： 1、电气互锁为了避免接触器KM1（正转）、KM2（反转）同时得电吸合造成三相电源短路，在KM1（KM2）线圈支路中串接有KM1（KM2）动断触头，它们保证了线路工作时KM1、KM2不会同时得电（如图37-1），以达到电气互锁目的。 2、电气和机械双重互锁除电气互锁外，可再采用复合按钮SB1与SB2组成的机械互锁环节（如图37-2），以求线路工作更加可靠。 3、线路具有短路、过载、失、欠压保护等功能。三、实验设备四、实验内容认识各电器的结构、图形符号、接线方法；抄录电动机及各电器铭牌数据；并用万用电表Ω档检查各电器线圈、触头是否完好。鼠笼机接成Δ接法；实验线路电源端接三相自耦调压器输出端U、V、W，供电线电压为220V。

-220V 图 37-1 1、接触器联锁的正反转控制线路按图37-1接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。 (1) 开启控制屏电源总开关，按启动按钮，调节调压器输出，使输出线电压为220V。 (2) 按正向起动按钮SB1，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (3) 按反向起动按钮SB2，观察并记录电动机和接触器的运行情况。 (4) 按停止按钮SB3，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (5) 再按SB2，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (6) 实验完毕，按控制屏停止按钮，切断三相交流电源。 2、接触器和按钮双重联锁的正反转控制线路按图37-2接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。 (1) 按控制屏启动按钮，接通220V三相交流电源。 (2) 按正向起动按钮SB1，电动机正向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。按停止按钮SB3，使电动机停转。

转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真

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) 1 转差频率矢量控制概述 (1) 2 转差频率控制的基本原理 (3) 2.1 控制原理叙述 (3) 2.2 转差频率控制系统组成 (6) 3转差频率矢量控制系统构建 (7) 4 转差频率矢量控制调速系统仿真和分析 (8) 4.1 仿真模型的建立 (8) 4.1.1转速调节器模块 (8) 4.1.2 函数运算模块 (9) 4.1.3 坐标变换模块 (9) 4.1.4电动机转差频率矢量控制系统的仿真模型 (10) 4.2仿真条件 (11) 4.3仿真结果 (11) 5结语 (14) 参考文献 (15)

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２０世纪８０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（ＶＶＶＦ），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Ｍatlab/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。上世纪70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决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，

基于Matlab转差频率控制的矢量控制系统的仿真

1转差频率矢量控制系统...................................... - 0 - 2.1 控制原理叙述........................................ - 3 - 2.2 转差频率控制系统组成................................ - 5 - 3、转差频率矢量控制系统构建................................. - 6 - 4.2模型参数............................................ - 8 - 概述：常用的电机变频调速控制方法有电压频率协调控制(即v／F比为常数)、转差频率控制、矢量控制以及直接转矩控制等。其中，矢量控制是目前交流电动机较先进的一种控制方式。它又有基于转差频率控制的、无速度传感器和有速度传感器等多种矢量控制方式。其中基于转差频率控制的矢量控制方式是在进行U ／f恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对输出频率f进行控制的。采用这种控制方法可以使调速系统消除动态过程中转矩电流的波动，从而在一定程度上改善了系统的静态和动态性能，同时它又具有比其它矢量控制方法简便、结构简单、控制精度高等特点。 Simulink仿真系统是Matlab最重要的组件之一，系统提供了标准的模型库，能够帮助用户在此基础上创建新的模型库，描述、模拟、评价和细化系统，从而达到系统分析的目的。在此利用Matlab／Simulink软件构建了转差频率矢量控制的异步电机调速系统仿真模型，并对此仿真模型进行了实验分析。矢量控制是目前交流电动机的先进控制方式，一般将含有矢量交换的交流电动机控制都称为矢量控制，实际上只有建立在等效直流电动机模型上，并按转子磁场准确定向地控制，电动机才能获得最优的动态性能。转差频率矢量控制系统结构简单且易于实现，控制精度高，具有良好的控制性能、因此，早起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Mtalab/Simulink环境下对转差频率矢量控制系统进行了仿真研究。 1转差频率矢量控制系统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。转差频率矢量控制是按转子磁链定向的间接矢量控制系统，不需要进行复杂的磁

基于单片机转差频率的交流调速系统

运动控制系统课程设计题目：基于单片机转差频率的交流调速系统专业班级：姓名：学号：指导教师：

目录 1引言 (3) 2设计方案 (4) 2.1调速系统总体方案设计 (4) 2.2转差频率控制转速的基本原理 (5) 3硬件设计 (6) 3.1硬件清单列表 (6) 3.2重要元件的功能 (7) 3.2.1单片机AT89C51 (7) 3.2.2译码器 (8) 3.2.3可编程计数/定时芯片8253 (8) 3.2.4大规模专用集成电路HEF4752 (9) 3.2.5可编程的并行I/O接口芯片8255 (10) 3.2.6 A/D转换器ADC0809 (11) 3.2.7通用可编程键盘8279 (11) 3.3系统主电路图 (12) 3.4 转差调节器的设计 (12) 3.5 PWM控制信号的产生及变换器的设计 (14) 3.6 光电隔离及驱动电路设计 (14) 3.7 电动机的转速测量电路的设计 (15) 3.8 电动机的电流、电压测量电路的设计 (16) 3.9 键盘显示电路的设计 (17) 3.10 故障检测及保护电路设计 (18) 3.11参数计算 (19) 3.11.1大功率开关管 (19) 3.11.2三相整流桥 (19) 3.11.3 LC滤波器 (20) 3.11.4 直流侧阻容吸收电路 (20) 3.11.5 大功率晶体管阻容吸收电路 (21) 4软件设计 (21) 4.1 程序框图及其介绍 (21) 4.1.1系统主程序 (21) 4.1.2 转速调节程序 (23) 4.2 部分子程序 (24) 4.2.1 0809的编程 (24) 4.2.2 8253编程 (24) 4.2.3 8255编程 (25) 心得体会 (26) 参考文献 (27)

转差频率矢量控制的电机调速系统设计与研究

转差频率矢量控制的电机调速系统设计与研究时间：2010-12-24 13:52:37来源：现代电子技术作者：朱军，郝润科，黄少瑞，高渊炯，朱政摘要：鉴于直接转子磁场定向矢量控制系统较为复杂、磁链反馈信号不易获取等缺点，而转差频率矢量控制方法是按转子磁链定向的间接矢量控制系统，不需要进行磁通检测和坐标变换，并具有控制简单、控制精度高、具有良好的动、静态性能等特点。在分析其控制原理的基础上，应用Matlab／Simulink软件构建了转差频率矢量控制的异步电机调速系统仿真模型，并通过各模块闽的参数配合调节与优化，对其进行了仿真分析。仿真结果验证了，采用转差频率矢量控制的调速系统具有良好的控制性能。关键词：转差频率；矢量控制；Matlab／Simulink；调速系统 0 引言常用的电机变频调速控制方法有电压频率协调控制(即v／F比为常数)、转差频率控制、矢量控制以及直接转矩控制等。其中，矢量控制是目前交流电动机较先进的一种控制方式。它又有基于转差频率控制的、无速度传感器和有速度传感器等多种矢量控制方式。其中基于转差频率控制的矢量控制方式是在进行U／f恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对输出频率f进行控制的。采用这种控制方法可以使调速系统消除动态过程中转矩电流的波动，从而在一定程度上改善了系统的静态和动态性能，同时它又具有比其它矢量控制方法简便、结构简单、控制精度高等特点。 Simulink仿真系统是Matlab最重要的组件之一，系统提供了标准的模型库，能够帮助用户在此基础上创建新的模型库，描述、模拟、评价和细化系统，从而达到系统分析的目的。在此利用Matlab／Simulink软件构建了转差频率矢量控制的异步电机调速系统仿真模型，并对此仿真模型进行了实验分析。 1 转差频率矢量控制系统 1．1 数学模型转差频率矢量控制是按转子磁链定向的间接矢量控制系统，不需要进行复杂的磁通检测和繁琐的坐标变换，只要在保证转子磁链大小不变的前提下，通过检测定子电流和旋转磁场角速度，通过两相同步旋转坐标系(M-T坐标系)上的数学模型运算就可以实现间接的磁场定向控制。其控制的基本方程式如下：电压方程：

转差频率控制的变频调速系统设计

《控制系统》课程设计课题：转差频率控制的变频调速系统系别：电气与电子工程系专业：电气工程及其自动化姓名：黄敬荣、李涛、王洪远学号：1214061（06、13、26）指导教师：李晓辉、王明杰、刑广成河南城建学院 2010年1月15日

成绩评定· 一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。二、评分（按下表要求评定）课程设计成绩评定

一、设计目的：通过对一个使用控制系统的设计，综合运用科学理论知识，提高工程意识和实践技能，使学生获得控制技术工程的基本训练，培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。二、设计要求：设计一个转差频率控制的变频调速系统，确定系统设计方案，画出系统框图，完成元器件的选择和调节器参数整定。三、总体设计：变频调速技术的出现使频率成交流电动机采用变频起动更能显著改善交流电动机的起动性能，大幅降低电动机的起动电流。增加起动转矩，转差频率控制异步电动机变频调速是公认的一项性能较优越的控制策略。目本文通过分析转差频率控制调速系统原理，将调速系统模块化，达到调速要求。 1．转差频率控制原理：当稳态气隙磁通恒定时．异步电机的机械特性参数表达式为：当实际转差额定空载转速相比很小时（），,可以从式中约去，这样式(1)可以简化为：

从式(2)中可得，当转差频率较小且磁通恒定时，电机的电磁转矩T与成正比。这时只要控制转差频率就能控制转矩T，从而实现对转速的控制。若要使转差频率较小，只要有提供异步电动机的实际转速反馈即可实现。若要保持为恒值，即保持励磁电流恒定，而励磁电流与定子电流有如下关系，因此若，按照上述规律变化，则恒定，即恒定。f 转差频率控制策略是：利用测速环节得到转速与转速给定、比较，限制输出频率，使转差率 (即)不太大；控制定子电流，使得励磁电流保持恒定；这时控制实现调速。系统原理图如图l所示。图l 转差频率控制变频调速系统原理图

转差频率矢量控制系统PI调节器参数计算

转差频率矢量控制系统PI调节器参数计算矢量控制PI调节器参数计算 1引言在转差频率型间接磁场定向控制装置中，转子磁链空间矢量ψr的大小与空间相位角是用所测得的定子电流和转速求得的。在转子磁链定向矢量控制中，仅考虑转子磁通的稳态方程，就可以从转子磁通直接得到定子电流d轴分量的给定值，再通过对定子电流的有效控制，就形成转差矢量控制。转差频率型间接磁场定向控制由于其控制简单已在实际中广泛应用，“和谐号”CRH2动力分散型高速动车组就是采用该控制算法[1] 。本文根据转差频率矢量控制原理，采用连续系统的工程设计方法，对转差频率矢量控制系统的PI调节器进行设计和参数计算，并仿真验证设计的有效性和可行性。 2转差频率矢量控制系统传函转差频率矢量控制基本框图如图1所示。图1 转差频率矢量控制模型根据转差频率矢量控制原理，可得下列表达式： Lmisd=ψrd（1）其中， Lm——定转子互感； isd——定子电流d轴分量； ψrd——转子磁链d轴分量。该控制算法可以由下列方程表示[3]

(2) Tem——电磁转矩； Pn——极对数； ωsl——转差频率。由转差频率矢量控制方程式可得注意到上式中存在和ωs有关的旋转电动势耦合项，因为Lmisd=ψrd，令 (3) (4) (5) (6) 从而有

根据式（2）中，考虑到矢量控制过程中ψrd保持恒定，因而ψrd=const为常数，则写成传递函数形式为 (7) 图2为一个转差频率矢量控制系统的传递函数框图。图2 转差频率矢量控制系统的传递函数框图 3 PI调节器设计 3.1 定子电流调节器设计在控制系统中选择定子电流作为控制变量的根本原因是：在进行磁场定向控制时，电磁转矩和磁通解耦后直接受控于定子电流的转矩分量与磁通分量，通过控制定子电流就能有效地控制转矩和磁通。另外，电流调节器在一定意义上可以认为具有理想电流源的特性，可以不考虑电机的定子侧由于电阻、电感或反电动势造成的动态行为，使控制系统的阶数降低，同时也降低了控制环节的复杂性。

三相异步电动机正反转控制线路教案

阳江市第一职业技术学校三相异步电动机正反转控制线路教案电子教研组

课题：三相异步电动机的正反转控制线路教学内容及目的：知识目标：掌握三相异步电动机正反转控制的设计思路，理解其工作原理。技能目标：能够完成三相异步电动机正反转控制的接线。情感目标：培养学生自主学习能力，树立互帮互助的团队合作意识。教学重点：设计三相异步电动机正反转控制线路。教学难点：分析三相异步电动机正反转控制线路的工作原理。授课类型：专业实操课授课方法：理论与实践一体化教具准备接线控制面板、剥线钳、尖嘴钳、一字起、十字起、若干导线。教学内容教法与学法一、新课导入（2分钟）提问：（1）你见过升降机吗？如：工地上的起重设备，医院、高层住宅的电梯等。（2）升降机的上升和下降是如何实现的？一般是通过电动机的正反转来实现，我们可以规定电动机正转时为升降机的上升，反转时为升降机的下降。（3）电动机又是如何实现正转和反转的呢？二、知识铺垫（3分钟）电动机反转的条件：改变通入电动机定子绕组三相电源的相序。通过现实生活中我们熟悉的升降机引出今天上课的主题——电动机的正反转控制。

换相的方法：改变电源任意两相的接线。三、学生自主设计（任务驱动法）（20分钟）设计任务：要求完成一台三相异步电动机的正反转控制，当按下正转按钮时，电动机起动并正转运行；当按下停止按钮时，电动机停止运行，再按下反转按钮时，电动机起动并反转运行。任务一：电动机正转线路设计任务二：电动机反转线路设计简单回顾电工基础内容，为本次课找到突破口。动画演示如何换相，让学生看的更直观、学的更容易、记得更清楚。教学重点给定任务，引导、启发学生循序渐进分步完成，培养学生自主学习和思维创新能力。（该设计任务课前发给学生，让学生预习。）根据前面所学单向运转控制电路得出，既能巩固所学知识，也能为本次新课做铺垫。

转差频率间接矢量控制.doc

第一章绪论 1.1异步电动机调速系统的简介根据采用的电流制式不同，电动机分为直流电动机和交流电动机两大类，其中交流电动机拥有量最多，提供给工业生产的电量多半是通过交流电动机加以利用的。异步电动机广泛应用于工业、农业、国防各领域，其总用电量占全国工业用电量的60%以上。在额定负载附近运行时异步电动机的效率最高，如对于额定功率为1～75kw的电机，额定工作点的效率在74～92%之间。但在轻载时仍运行于额定磁通，励磁电流不变，由于铁损和由励磁电流产生的定子铜损保持不变，电机的运行效率和功率因数会明显下降。因此，对于长期轻载运行或负载变化范围较宽的异步电动机，存在很大的节能空间。所以对异步电动机的速度控制方式进行研究就显得极为重要。为了控制电动机的运行，就要为电动机配上控制装置。电动机+控制装置=电力传动自动控制系统。以直流电动机作为控制对象的电力传动自动控制系统称之为直流调速系统；以交流电动机作为控制对象的电力传动自动控制系统称之为交流调速系统。 1.1.1直流调速系统的缺点众所周知，直流电动机的转速比较容易控制和调节，在额定转速下，保持励磁电流不变，可用改变电枢电压的方法实现恒转矩调速；在额定转速以上，保持电枢电压恒定，可用改变励磁的方法实现恒功率调速。采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。因此，长期以来(在20世纪80年代以前)在变速传动领域中，直流调速一直占据主导地位。但是，由于直流电机本身结构上存在机械式换向器和电刷这一致命弱点，这给直流调速的开发和应用带来了一系列的限制。 (1) 机械式换向器表面线速度及换向电流、电压有一定极限容许值，这就限制了单机的转速和功率。如果要超过极限容许值，则大大增加电机制造的难度和成本，以及调速系统的复杂性。因此，在工业生产上，对一些要求特高转速、特大功率的场合则根本无法采用直流调速方案。 (2) 为了使机械换向器能够可靠工作，往往增大电枢和换向直径，导致电机转动惯量很大。对于要求快速响应的生产工艺，采用直流调速方式难以实现。 (3) 机械式换向器必须经常检查和维修，电刷必须定期更换。这就表明了直流调速系统维检工作量大，维修费用高，同时停机检修和更换电刷也直接影响了正常生产。 (4) 在一些易燃、易爆的生产场合，一些多粉尘、多腐蚀性气体的生产场合不能或不易使用直流电机。由于直流电动机在应用中存在着这样的一些限制，使得直流调速系统的应用也相应受到了限制。 1.1.2交流调速系统的发展现状及分类采用无换向器的交流电动机作为调速传动设备代替直流调速传动可以突破这些限制，满足生产发展对调速传动的各种不同的要求。交流电动机，特别是鼠笼型异步电机，具有结构简单、制造容易、价格便宜、坚固耐用、转动惯量小、运行可靠、很少维修、使用环境及结构发展不受限制等优点。但是长期以来由于受科技发展的限制，把交流电动机作为调速电机的困难问题未能得到较好的解决，只有一些调速性能差、低效耗能的调速方法，如：绕线式异步电机转子外串电阻及机组式串级调速方法。鼠笼式异步电机定子调压调速方法(自耦变压器、饱和电抗器)及后来的电磁(滑差离合器)调速方法。 20世纪60年代以来后，由于生产发展的需要和节省电能的要求，促使世界各国重视交流调速

异步电动机正反转工作原理

异步电动机正反转工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

异步电动机正反转线路图工作原理：三相异步电动机接触器联锁的正反转控制的线路中采用了两个接触器，即正转用的接触器KM1和反转用的接触器KM2，它们分别由正转按钮SB1和反转按钮SB2控制。这两个接触器的主触头所接通的电源相序不同，KM1按L1-L2-L3相序接线，KM2则对调了两相的相序。控制电路有两条，一条由按钮SB1和KM1线圈等组成的正转控制电路；另一条由按钮SB2和KM2线圈等组成的反转控制电路。接触器KM1和KM2的主触头决不允许同时闭合，否则造成两相电源短路事故。为了保证一个接触器得电动作时，另一个接触器不能得电动作，以避免电源的相间短路，就在正转控制电路中串接了反转接触器KM2的常闭辅助触头，而在反转控制电路中串接了正转接触器KM1的常闭辅助触头。当接触器KM1得电动作时，串在反转控制电路中的KM1的常闭触头分断，切断了反转控制电路，保证了KM1主触头闭合时，KM2的主触头不能闭合。同样，当接触器 KM2得电动作时，KM2的常闭触头分断，切断了正转控制电路，可靠地避免了两相电源短路事故的发生。一、正向启动 1、合上电源开关QS,接通三相电源。 2、按下正向启动按钮SB1，KM1通电吸合并自锁，三触头闭合接通电动机，电动机这时的相序是L1，L2,L3，即正向运行。二、停止控制按下SB3，整个控制电路失电，接触器各触头复位，电机失电停转。三、反向启动 1、合上电源开关QS，接通三相电源。

2、按下反向启动按钮SB2，KM2通电吸合并通过辅助触点自锁，常开触头闭合换接了电动机三相电源相序，这时电动机的相序是L3，L2，L1，即反向运行。