异步电动机矢量控制系统
异步电机矢量控制数字化系统设计与实现

异步电机矢量控制的数字化系统的设计与实现摘要:为了满足交流传动系统对异步电机控制的要求,根据异步电机的工作原理和矢量控制的原理,详细分析了空间矢量脉宽调制(svpwm)算法和控制实现方法,建立了以tms320f2812型dsp 为控制核心的异步电机矢量控制数字化实验平台,实现了对异步电机的高效控制。
实验结果表明,该数字化系统具有良好的性能,实现方法简单有效便于工程实际应用。
关键词:异步电机矢量控制空间矢量脉冲调制 tms320f28121 引言矢量控制以磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标,利用从静止坐标系下的交流量变换到旋转坐标系下的直流量,可以将定子电流分为励磁电流与转矩电流进行分别控制,进而控制异步电机的转矩、转速[1],从而使电机的控制效果达到直流电机的控制效果。
本文采用基于转子磁场定向的矢量控制结合svpwm对异步电机进行控制[2,3]。
以三相对称正弦电压供电时的理想圆形磁通为基准,用逆变器不同开关模式进行组合,使实际磁通逼近基准磁通。
以tms320f2812型dsp为控制核心,进行了数字化异步电机调速控制系统的研究。
2 svpwm原理及实现2.1 svpwm原理交流电机的对称三相正弦供电电压所合成的电压矢量us是一个旋转的空间矢量,以角速度ω=2πf按逆时针方向匀速旋转。
逆变器三相桥臂共有6个开关管,为了研究不同开关组合时逆变器输出的空间电压矢量,定义开关函数 sx (x=a、b、c)为:(sa、sb、sc)的全部可能组合共有八个,6个非零矢量ul(001)、u2(010)、u3(011)、u4(100)、u5(101)、u6(110)和两个零矢量u0(000)、u7(111),如图1所示。
图 1 电压空间矢量图2.2电压空间时间作用时间的计算对于任意的电压矢量,可以通过某两个基本空间矢量来合成,以第一扇区为例:(2)其中ts为参考旋转电压矢量uref的作用时间,t1和t2分别为电压矢量u4和u6的作用时间,在αβ坐标系下有:(3)从上式可以得到,相邻电压空间矢量作用时间t1、t2。
毕业设计论文——异步电机无速度传感矢量控制系统的研究[管理资料]
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毕业设计论文题目:异步电机无速度传感矢量控制系统的研究(院)系应用技术学院专业电气工程班级0682学号200613010229 学生姓名李舜婷导师姓名蔡斌军完成日期2010-06-15湖南工程学院应用技术学院毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目:异步电机无速度传感矢量控制系统的研究姓名专业电气工程及其自动化班级学号############指导老师蔡斌军职称讲师教研室主任谢卫才一、基本任务及要求:本课题以交流异步电机为控制对象在simulink设计平台上进行无速度传感矢量控制系统进行仿真研究。
主要内容及要求为:①掌握矢量控制调速系统的工作原理及结构组成;②研究无速度传感的速度辨识的方法;③掌握系统的仿真软件matlab/simulink;④建立无速度传感矢量控制系统的仿真模型并进行仿真验证;⑤编写设计说明书等。
通过本系统的设计,可达到以下目标:①掌握矢量控制中速度的辨识方法;②掌握基于simulink的仿真模型建立的方法;③验证方法的可行性及效果。
二.进度安排及完成时间:2月26日-3月10日指导老师布置任务, 学生查阅资料3月11日-3月16日撰写文献综述和开题报告, 电子文档上传FTP3月17日-3月30日毕业实习、撰写实习报告4月1日-4月30日总体设计,仿真模型的建立,中期检查5月1日-5月30日仿真调试,得出结论6月1日-6月12日撰写毕业设计说明书6月12日-6月14日修改、装订毕业设计说明书,电子文档上传FTP6月15日-6月20日毕业设计答辩及成绩评定目录摘要...................................................... 错误!未定义书签。
ABSTRACT .. (II)第一章绪论 (1) (1) (1) (2) (2) (2) (3) (4) (4) (4) (5)第二章矢量控制原理 (6) (6)异步电动机模型分析的数学基础 (7)坐标变换的原则和基本思想 (7)三相/二相变换 (8)二相/二相旋转变换 (8)三相静止坐标系/任意二相旋转坐标系的变换 (8)异步电动机的动态数学模型 (9)异步电动机在三相静止坐标系上的数学模型 (9)异步电动机在任意二相旋转坐标系上的数学模型 (10)异步电动机在二相静止坐标系上的数学模型 (11)异步电机的电磁转矩模型 (12)异步电动机的磁链模型 (12)第三章异步电机矢量控制原理 (14) (14) (16) (21) (22) (23) (23)第四章建立无速度传感矢量控制仿真模型并进行仿真 (26)结束语 (34)参考文献 (35)异步电机无速度传感矢量控制系统的研究摘要:交流电机是一个多变量、强耦合的非线性系统,同时其转矩也不易控制,因此要实现高性能的交流电机控制是件十分困难的事情。
异步电动机矢量控制(二)

则
转 子磁 链 矢 量
—
: : 4Li : -  ̄
与
(0 3)
同 向, 幅值 减 小 L / L。
作者简介: 马小 亮 ( 9 ) 男 , 授 级 高 工 , 士 生 导 师 , malxm t sn . OT 13 一 , 教 9 博 E i l d@ ia C I : I 3
子 漏 磁 链 后 , 流 电 动 机 还 有 另 外 2个 磁 链 矢 量 : 交 定 子 磁 链 矢 量 和 转 子 磁 链 矢 量 。 3种 磁 链 矢 量 定
义如下 :
+
L
i ( ) s 27
通 常 L L 《 L ( 4L , 以 忽 略 式 ( 7 L - ) 可 2)
统 。 由于 电动 机模 型将 在第 3讲 和第 4讲 中详 细
讨论 , 本 讲 中不涉 及 它 。 在 21 异步 电动机 的转矩 和磁 链[ . 4
从 上 一讲介 绍 的交 流电 动机矢 量 控制概 念 知 道 , 先要 选择基 准 矢量 , 首 然后 在此 基础 上对 转矩 和磁链 进行 分别 控 制 , 节 介 绍 异 步 电 动机 矢 量 本 控 制 的具体 实现方 法 。
一 一
折算 到定 子侧 的定转 子全 漏感 。
l
d
很 难 区分 出其 中定 、 子漏 感 L 和 L 各 是 多少 。 转
通常 ≈O 0 < , . 5<1有时作进 一步近似 , 略 , 忽 则 一 +Lf ( 1 3)
中的 L L 项 ( 差 为 2 误 %左 右 , 电感 值 本 身 很 难 精确 测量 , 之受磁 路 非线 性影 响 , 加 在工 作 中它们
也 在 一 定 范 围 内变 化 ) 则 ,
异步电机矢量控制原理

异步电机矢量控制原理一、引言异步电机是一种广泛应用的电动机,其控制方式主要有直接转矩控制和矢量控制两种。
其中,矢量控制是一种更加精确、灵活的控制方式,可以实现高效率、高性能的运行。
本文将详细介绍异步电机矢量控制原理。
二、异步电机基础知识1. 异步电机结构和工作原理异步电机由定子和转子两部分组成,定子上有三个相位交流绕组,转子上则有导体条。
当三相电源施加在定子上时,会产生旋转磁场,进而感应出转子中的感应电动势,并使得导体条在旋转磁场中感受到一个旋转力矩,从而带动转子运动。
2. 异步电机参数异步电机的参数包括定子电阻、定子漏抗、定子互感、转子漏抗等等。
这些参数对于确定异步电机的特性非常重要。
3. 感应电动势和反电动势当三相交流电源施加在定子上时,会产生一个旋转磁场,并且这个旋转磁场的频率与供电频率相同。
这个旋转磁场会感应出转子中的感应电动势,从而产生一个旋转力矩。
同时,由于异步电机的运动,转子中也会产生一个反电动势,其大小与运动速度成正比。
三、矢量控制基础知识1. 矢量控制简介矢量控制是一种通过模拟直流电机的方式来控制交流电机的方法。
它可以实现非常精确的控制,并且可以根据需要调整转速和转矩。
2. 矢量控制原理在矢量控制中,将交流电机看作一个带有两个分量(即直流分量和交流分量)的向量。
通过对这两个分量进行分别控制,就可以实现对交流电机的精确控制。
四、异步电机矢量控制原理1. 矢量控制与异步电机结合在异步电机中使用矢量控制时,需要将交流电源输入到变频器中,并将其输出到异步电机上。
变频器会将交流信号转换为直流信号,并将其分解为两个分量:一个用于产生旋转磁场(即定子磁通),另一个用于产生反向转矩(即转子电流)。
2. 矢量控制中的定子电流和磁通在矢量控制中,定子电流和磁通是非常重要的参数。
定子电流决定了旋转磁场的大小,而磁通则决定了旋转磁场的方向。
因此,在进行异步电机矢量控制时,需要对定子电流和磁通进行精确控制。
交流异步电动机矢量控制系统的分析

图 1 异步 电动 机 的坐 标 变换 结 构 图
12 矢量变 换控制 系统的原理 .
异步电动机可以等效成直流 电动机 , 可以模仿直
流 电动机 的控 制方法 , 得 直 流电动 机 的控 制量 , 求 再 经过相应的反变换 , 即可 以按照控制 直流 电动机的方 式控制异步 电动机 。
只要 上述 3种方 法产 生的旋 转磁 动 势大 小和转 速都相等 时 , 可认 为三 相 绕组 、 就 两相 交 流绕 组和 旋 转的直 流绕组 等效。 即在三 相坐 标系 的定 子交 流 电流 “、 、c通 过三 相两相变换 , 以等效成 两相静 i 可
转子总磁链 = i
式 中
则是在不同的坐标 系下 , 电动机模 型所产生 的磁动势
相同。
1 矢量控制系统
11 异步 电动机的坐标变换结构 图 . ( ) 流电动机三相对称 的静止 绕组 A、 C, 1交 B、 通
过三相平衡正弦 电流时 , 生的合成 磁动 势是旋转 所产
磁动势 ,, 它在空 间呈 正弦分布 , 以同步转速 , 着 顺 A、 C的相序旋转 。 B、
r
() 3 同理 , 2 匝数 相等且 互相 垂直 的绕 组 埘 当 个
和 , 分别通 以直 流 电流 和 i 产 生 合成 磁动 势
电 磁 转矩 =P
…
i 。
.
,
,. 其位 置相 对 于绕 组 来 说是 固定 的 , 果让 包 含 2 如 个 绕组在 内的整个 铁 心 , 以同步 转 速旋 转 , 磁动 势 则 , 自然也随之旋转 , 成为旋 转磁动势 。
1 l } L Lf __【 __ l I I I . _ . .
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异步电动机矢量控制系统的仿真

向的矢量控 制 系统 的仿 真模 型 , 并通过 仿真 实验验 证 了模 型的正确 性 。该模 型 可通 用于 笼型异 步电机 , 用时 只 使
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《 气开 关 }2 0 . . ) 电 (0 6No 1
1 l
文章编号 :04 29 20 )1 01 -0 10- 8X(06 0 - 01 3
异步 电动机矢量控制 系统的仿真
胡君 臣
( 宁科 技 学院 自动 控 制 系 , 宁 本 溪 1 7 2 ) 辽 辽 1 0 2
提高系统仿真的效率和可靠性 。
在分 析异 步 电动 机矢 量 控 制方 法 的 基 础 上 , 用 使
流 异步 电动机 的数 学模型 是一个 高 阶 、 线性 、 耦合 非 强
的多变 量 系统 , 用经 典 的交 流 电机 理 论和 传 统 的控 采
MA L B的 SMU I K建立异步 电动机矢量控制 TA I LN 变 频调 速 系统 的仿 真模 型 , 用仿 真模型 , 行控制 系 利 进
实现 。
量控制系统的仿真模型, 可以有效地节省控制系统的 设计时间, 及时验证施加于系统的控制算法 , 观察系统 的控制输出, 同时可以充分利用计算机仿真的优越性 , 人为 地加入 不 同 的扰 动和 参 数变 化 , 以便考 察 系统 在
不 同工况下 的动 静态 特性 MAT AB提 供 的动 态系 L
isd ies se wi h ee e c r m eo in a e n r t rma n tcfed i e tb ih d t rv y tm t t er fr n efa r ttd o o o g ei il s sa l e .Th i lt n ro — h e s esmu a i d o o e h wst ev l iyo h c e fd sg n h d lc n b o v ne t s d b n u ig p o e t r ls o h ai t ft es h me o e in a dt emo e a ec n e in l u e y ip tn r p rmo o d y
双馈异步电机矢量控制系统性能分析
spr y cr ossed , ii m rt ur t n u o pna o hnajs n eseda drat epw r u e— nho u pe smnmu o c r n dflcm est nw e dut gt p e n c v o e s n or e a l i i h e i
0 引 言
矢量控制理论及应用技术经历了多年的发展 和实践 , 已经逐渐应用在双馈异步 电机 ( ob . D ul y f s cr os ah e简为 D M) e A y ho u M ci , d n n n F 的调速和变 速 恒 频 发 电 系 统 中 了 … 。在 调 速 驱 动 系 统 中 ,
要: 根据矢量控制理论和 自 动控制原理 , 立了转 子磁链 定向的双馈异步电动机 电流 模 矢 量控制 建
系统 。该 系统使用 了一种新 的电流控制 器 , 以改善 电机转子 电流波形 。控制系统可 以单独 控制电机的转速和
无功功率 , 使其工作在超 同步 、 同步 、 电流量最小和全 补偿工作方式 下。理论 分析和仿 真结果 表明 , 转子 这
mo e frd u l — d a y c r n u c i e wi e toi n e oo s e t b i e . o e c re t r g lt rwa d l o o by f s n h o o s ma h n t f h —re t d r t rwa sa l h d A n v l u r n e u ao s e hi s u e n t e c nr ls se t mp o e t e r trc re t v fr T e ma h n a e o e ae n s b s n h o o s s d i h o t y t m o i r v h oo u r n o wa e m. h c i e c n b p r td i u —y c r n u , o
异步电机矢量控制变频调速系统的仿真研究
第 1 2期
张晓玲 ,等 异步电机矢量控制变频调速系统的仿真研究
设计控制 器时可 略去此 部分
~
给
图 1 矢 量 变 换 控 制 系 统构 想
F g 1 Co c p fv c o o t o y t m i. n e to e t r c n r ls se
张 晓玲 ,许 伯 强
( 北 电力 大 学 电气 与 电 子 工程 学 院 ,河 北 保 定 0 10 ) 华 7 0 3 摘 要 :矢 量控 制 技 术 已经 成 为异 步 电机 一 种 主要 的控 制 方 式 , 目前 更 是 高性 能 异 步 电机 变 频 调 速 系 统 的
主要 方法。根据异步 电动机 矢量控制 的基本原理 ,基于 Ma a/ iuik 件搭建 了按 转子磁 场定 向的矢 tb Sm l 软 l n
量控 制 系统 的仿 真 模 型 ,分 析 了给 定转 速 突 变和 突加 负载 时 电机 的 运 行 情 况 ,并 给 出 了转 速 、 转 矩 、 电
流的仿真 波形 ,验证 了模型的正确性 ,结果表 明所建 立的调 速 系统具有 良好 的动 态性 能,实现 了系统 的
解耦 控 制 。
关键 词 : 矢量 控 制 ;异 步 电机 ; 电磁 转 矩
既然 异步 电动 机 经 过 坐标 变换 可 以等 效成 直
越来越 重要 的地 位 。矢 量 控 制 成 功地 解 决 了交 流 电枢 电流 。 样 ,实现 了对交 流 电 动机 的磁 通 和转 矩 分 别 独立 流 电动机 ,那 么模 仿 直 流 电 动 机 的控 制 方 法 ,求 控制 。矢量控 制 实 现 的基 本 原 理是 通 过 测 量 和控 得 直流 电动机 的控 制量 ,再 经 过 相 应 的 坐标 反 变 制异 步电动 机定 子 电流 矢量 ,根据 磁 场 定 向原 理 换 ,就能 够控制 异 步 电 机 了 。所 构想 的矢 量 变 换 分别对 异步 电动 机 的励 磁 电流 和转 矩 电流 进行 控 控 制系统 如 图 1所 示 。 图 中给定 的反 馈 信 号 经过 制 ,从 而达到控 制 异 步 电动 机 转 矩 的 目的 。将 异 类似 于直 流调速 系 统 所用 的控 制 器 产 生励 磁 电流 步 电动 机的定 子 电 流矢 量分 解 为 产 生磁 场 的 电流 的给定 信号 和 电枢 电流的给 定信号 ,经过 反 分量 ( 磁 电流 ) 和产 生 转矩 的 电流分 量 ( 矩 旋转 变换 V 得 到 :, ,再 经 过 二相/ 相 变 励 转 R Z 电流 )分 别加 以控 制 ,并 同时 控制 两 分 量 问 的幅 换得 到 , , 。把 这 3个 电 流控 制信 号 和 由
基于电流滞环的异步电机矢量控制系统
子电压;urM、urT 为 M 轴、T 轴转子电压;isM、isT 为 M 轴、T 轴定子
0 引言
1971 年德国学者 F.Blaschke 提出了交流电动机矢量控制 理论,经过多年的发展,矢量控制技术获得了广泛应用,交流调 速系统逐步取代了直流调速系统,上升为电气传动的主流。矢量 控制系统是通过坐标变换,把交流电机在按照磁链定向的旋转 坐标系上等效成直流电机,从而模仿直流电机进行控制,使交流 电机的调速性能达到或超过直流电机的性能。矢量控制系统的 优点是有良好的转矩响应,精确的速度控制,可以实现全负载启 动,更适用于高性能的位置伺服和调速系统中。电流控制环的高 增益和逆变器具有的 PWM(脉冲宽度调制)控制模式,能迫使 电动机快速跟踪参考电流。电流控制环的作用在于加快系统的 动态调节过程,使得电机定子电流更好地接近给定的电流矢量。 电流滞环控制因具有硬件电路简单、电流响应快、输出电压波形 中不含特定频率的谐波分量等优点而得到广泛应用[1]。
设计与分析◆Sheji yu Fenxi
基于电流滞环的异步电机矢量控制系统研究
刘美侠 孙延永
(宿迁学院机电工程系,江苏 宿迁 223800) 摘 要:分析了滞环比较器的原理和异步电动机的数学模型,在 Simulink 环境下建立了基于电流滞环的异步电机矢量控制系统的仿 真模型。通过仿真试验表明所建立的调速系统具有良好的动态性能,能实现定子电流对参考电流的快速跟踪,提高了系统的快速响应能 力,验证了所建模型的正确。 关键词:异步电动机;矢量控制;电流滞环比较器
基 金 项 目 :宿迁市科技计划项目(Z201114);宿迁学院科研基金 项目(2011KY44)
i
i i*
i*+ΔI
O
t
i*-ΔI
电动汽车异步电动机矢量控制系统仿真
以转子磁 场定 向的异步 电动机在 M T坐 标 系 — 中, M轴与转子磁链 、/ l- , 同向。根据其电压方程和磁 链方程嗍 可得其控制方程式为 ,
F i
异步电动机磁场 的完全解耦 。就可以像控制直流电 动机那 样控 制异 步 电动 机_ 3 1 。
2 电动汽车 异 步 电动机 矢量 控 制 系统
i :
△ ( ∞ 1 )
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T = m rl enL i s
6 5
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图 1 电动汽车异步 电动机 矢量控制 系统
式 巾 , i 别 为 定 子 电流 M、 i 分 、 T轴 j的 分 b ;s } I 为定 子的 f感 ;.为折 箅 刽定 予边 的转 了的 I感 ;, 1 1 1 ・ Il I I l 为定转 子 的 : t T T・ 感 为转 j『1 { ; ∞ 转 『 l’ 『 ¨ 数 f j 率 ; 为电磁转 :. 吱 I 为书 对数 I . 挎制 方程式 可以 乔… , f储链 、1 一 【 转 l- ,唯 旧 { 1
El c rc Ve i l e t i h ce
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控制是其主要的控制方式_1 l。 1 2
针对异步电动机是一个多变量 、 强耦合 、 非线性
的时变参数系统 ,矢量控制通过引入与转子绕组交