矢量控制异步电动机调速系统仿真设计

摘要

近年来，随着电力半导体器件及微电子器件特别是微型计算机及大规模集成电路的发展，再加上现代控制理论，特别是矢量控制技术向电气传动领域的渗透和应用，使得交流电机调速技术日臻成熟。以矢量控制为代表的交流调速技术通过坐标变换重建电机模型，从而可以像直流电机那样对转矩和磁通进行控制，交流调速系统的调速性能已经可以和直流调速系统相媲美。因此，研究由矢量控制构成的交流调速系统已成为当今交流变频调速系统中研究的主要发展方向。最后，综合矩阵变换的控制策略及异步电动机转子磁场定向理论，采用计算机仿真方法分别建立了矩阵变换仿真模型以及基于矩阵变换的异步电动机矢量控制系统仿真模型，对矩阵变换的控制原理、输入、输出性能以及矢量控制系统的优质的抗扰能力及四象限运行特性进行分析验证，展现了该新型交流调速系统的广阔发展前景，并针对基于矩阵变换的异步电动机矢量控制系统的特点，着重对矢量控制单元进行了软件设计。本设计研究的是矢量控制的异步电动机的调速系统，采用MATLAB软件在其simulink中进行仿真。

关键词：坐标变换矢量控制异步电动机MATLAB simulink仿真

ABSTRACT

In recent years, with the development of the power semiconductor device，the microelectronics component, the microcomputer and large-scale integrated circuit and modern control theory, especially the penetration from vector control technology to electric drive field and application, the feasible AC motor speed regulation technology has become more mature day by day.

Depend on the control principle of the MC and the rotor-flux orientation theory, and using the computer simulation technology, the simulation model of the MC and the matrix converter fed induction motor vector control drive system has been build. The input-output characteristic and the ability of four-quadrant

operation have been testified, which has proved that the system has wide application field. The software of the vector control unit was designed at the end.This design is the study of vector control of the induction motor speed control system,using MATLAB software in its simulink simulation.

Key words: matrix converter vector control induction motor MATLAB

simulink simulation.

目录

1摘要......................................................................................... ABSTRACT ................................................................................... I

一.绪论 (4)

1.1引言4

1.2 交流调速技术概况7

1.3仿真软件的发展状况及应用8

1.4 MATLAB 概述8

1.5 Simulink 概述11

二.矢量控制理论 (12)

2.1 异步电机的动态数学模型12

2.2 坐标变换16

2.2.1变换矩阵的确定原则16

2.2.2功率不变原则16

2.3矢量控制18

2.3.1 问题分析18

2.3.2直流电机的转矩控制18

2.3.3异步电机的转矩分析19

2.3.4 矢量控制原理19

三. 总体模块设计 (22)

3.1矢量控制结构框图22

3.2各子系统模块23

3.2.1求解磁链模块23

3.2.2 求解转子磁链角模块24

3.2.3 ids*求解模块24

3.2.4 iqs*求解模块25

3.2.5 ABC到DQ坐标变换模块25

3.2.6 DQ到ABC坐标变换模块26

3.3 电机参数设置26

3.4矢量控制环节模块28

3.5矢量控制的异步电动机调速系统模块28

四. Simulink 仿真 (30)

五. 结论 (36)

致谢 (37)

参考文献 (38)

附录1 3s/2r 坐标变换 (41)

附录2 ω*=100和ω*=150时的比较 (43)

一.绪论

1.1引言

交流电机特别是鼠笼异步电机，由于结构简单、制造方便、价格低廉，而且坚固耐用、惯量小、运行可靠、很少需要维护、可用于恶劣环境等优点，