【正文】 止部分） 定子的 作用：電機(jī) 磁路 的一部分，并在其上放置定子繞組。 半開(kāi)口型槽：可嵌放成型繞組，一般用于大型、中型低壓電機(jī)。 構(gòu)造：由三個(gè)在空間互隔 120176。 （ 2）相間絕緣：各相定子繞組間的絕緣。 機(jī)座作用：固定定子鐵心與前后端蓋 以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護(hù)、散熱等作用。 三相異步電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)造：所用材料與定子一樣，由 毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來(lái)安置轉(zhuǎn)子繞組。 構(gòu)造：分為 鼠籠式轉(zhuǎn)子 和繞線(xiàn)式轉(zhuǎn)子。鼠籠轉(zhuǎn)子分為：阻抗型轉(zhuǎn)子、單鼠 籠型轉(zhuǎn)子 、雙鼠籠型轉(zhuǎn)子、 深槽式轉(zhuǎn)子 幾種，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等特性各有不同。 異步電動(dòng)機(jī)原理 當(dāng)向三相 定子繞組 中通過(guò)入對(duì)稱(chēng)的三相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速 n1 沿 定子和轉(zhuǎn)子 內(nèi)圓空間作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生 電磁轉(zhuǎn)矩 ，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)。 頻率的下降會(huì)導(dǎo)致磁通的增加，造成磁路飽和，勵(lì)磁電流增加，功率因數(shù)下降，鐵心和線(xiàn)圈過(guò)熱。此外，在許多場(chǎng)合，為了保持在調(diào)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩不變，亦需要維持磁通不變，這亦由頻率和電壓協(xié)調(diào)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，故稱(chēng)為可變頻率可變電壓調(diào)速（ VVVF），簡(jiǎn)稱(chēng)變頻調(diào)速。在這里，通過(guò)改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值；通過(guò)改變調(diào)制周期控制其輸出頻率，從而在逆變器上同時(shí)進(jìn)行輸出電壓和頻率的控制，而滿(mǎn)足變頻調(diào)速對(duì) U/f 協(xié)調(diào)控制的要求。同時(shí)，避免了交流變頻電機(jī)電磁噪聲較大的缺點(diǎn)，噪聲更加低 . 控制技術(shù)由 PWM（脈寬調(diào)制）向 PAM（脈幅調(diào)制 ）方向發(fā)展 采用 PWM 控制方式的電機(jī)轉(zhuǎn)速受到上限轉(zhuǎn)速的限制。此外，在抗干擾方面也有著 PWM 無(wú)法比擬的優(yōu)越性，可抑制高次諧波的生成，減小對(duì)電網(wǎng)的污染。 近年來(lái)帶驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路的智能功率模塊（ IPM）相繼面市。 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為： n=60f/p(1s) 從上式可見(jiàn)，改變供電頻 率 f、電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù) p 及轉(zhuǎn)差率 s 均可達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。 從調(diào)速時(shí)的能耗觀點(diǎn)來(lái)看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速指時(shí)轉(zhuǎn)差率不變，因此無(wú)轉(zhuǎn)差損耗，如多速電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速以及能 將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法（如串級(jí)調(diào)速等）。其特點(diǎn)： 1)效率高，調(diào)速過(guò)程中沒(méi)有附加損耗； 2)調(diào)速范圍大，特性硬，精度高； 3)技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)高，維護(hù)檢修困難 ； 4)本方法適用于要 求精度高、調(diào)速性能較好場(chǎng)合。 繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 14 繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)差率 加大，電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。 定子調(diào)壓調(diào)速方法 當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓時(shí)，可以得到一組不同的機(jī)械特性曲線(xiàn)，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。 調(diào)壓調(diào)速的主要裝置是一個(gè)能提供電 壓變化的電源，目前常用的調(diào)壓方式有串聯(lián)飽和 電抗器 、 自耦變壓器 以及晶閘管調(diào)壓等幾種。直流勵(lì)磁 電源功率 較小，通常由單相半波或全波晶閘管 整流器 組成，改變晶閘管的導(dǎo)通角，可以改變 勵(lì)磁電流 的大小。當(dāng)電樞與磁極均為靜止時(shí)，如勵(lì)磁繞組通以直流，則沿氣隙圓周表面將形成若干對(duì) N、 S 極性交替的磁極，其磁通經(jīng)過(guò)電樞。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量 (勵(lì)磁電流 )和產(chǎn)生轉(zhuǎn) 矩的電流分量 (轉(zhuǎn)矩電流 )分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱(chēng)這種控制方式稱(chēng)為矢量控制方式 。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定 子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。 矢量控制的基本方程式及系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 矢量控制系統(tǒng)的基本思路是以產(chǎn)生相同的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)為準(zhǔn)則 ,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(guò) 坐標(biāo)變換等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的直流電流 ,并分別加以控制 ,從而實(shí)現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制 ,以達(dá)到直流電機(jī)的控制效果。 ……………………………………… () ()e p m sd rd sd rqT n L i i i i?????????????????? () 當(dāng)兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系按轉(zhuǎn)子磁鏈定向時(shí) ,應(yīng)有 rd r??? , 0rq? ? 即得 : me p sq rrLT n iL ?? ………………………………………………………… () 1 rsd rmTpi L ??? ………………………………………………………… () 1 mr sdrL iTp? ? ? ………………………………………………………… () ms sqrrL iT? ?? ……………………………………………………… () 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 18 1? 為同步轉(zhuǎn)速， ω 為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 ， ω s 為轉(zhuǎn)差角速度 ， u 為電壓， ψ 為磁鏈 ， i 為電流 ， R 電阻， L 為電感， pn 為極對(duì)數(shù) ， rT 為轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)， dPdt?為微分因子， s 表示定子 ,r 表示轉(zhuǎn)子 ,d 表示 d 軸 ,q 表示 q 軸 , m 表示同軸定 ,轉(zhuǎn)子間的互感。圖中上標(biāo) *的控 制量為指令值 ,其余為實(shí)際值。將數(shù)字實(shí)時(shí)仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制和 電力系統(tǒng)融合在一起，形成電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真技術(shù)，國(guó)外對(duì)于這一領(lǐng)域有一定的研究，并處于領(lǐng)先的地位。 MATLAB 是高性能、通用的科學(xué)與工程計(jì)算軟件，它功能強(qiáng)大，在電氣、化工、制造、醫(yī)療等多個(gè)行業(yè)均有應(yīng) 用。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 20 基于 MATLAB 矢量控制變頻調(diào)速 系統(tǒng)模型的建立 在 的 SIMULINK 環(huán)境下，利用 豐富的模塊庫(kù)，在分析交流異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了交流異步電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型，整體設(shè)計(jì)框圖如圖 所示。 圖 MATLAB 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)圖 MATLAB 仿真三要素：系統(tǒng) ，模型，計(jì)算機(jī) 5 個(gè)步驟：布局，連線(xiàn)，設(shè)置元器件參數(shù)，設(shè)置仿真參數(shù)并運(yùn)行仿真上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 21 模型，查看仿真結(jié)果。 變頻器工作原理 主電路是給 異步電動(dòng)機(jī) 提供調(diào)壓調(diào) 頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類(lèi) :電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。以電壓型 PWM 逆變器為例示出 開(kāi)關(guān)時(shí)間 和電壓波形。 （ 3）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。 速度控制模塊 速度控制模塊的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單 ， 如圖 ， 單輸入：參考轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速的差值，單輸出：參考電磁轉(zhuǎn)矩 Te 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 24 圖 轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊結(jié)構(gòu)框圖 電壓逆變模塊 電壓逆變模塊實(shí)現(xiàn)的是逆變器功能，輸入為位置信號(hào) ? 和電流滯環(huán)控制模塊給出逆變控制信號(hào)，輸出為三相相電壓 aU ， bU ， cU 。 PWM 控制技術(shù) 以其控制簡(jiǎn)單 ,靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為 電力電子技術(shù) 最廣泛應(yīng)用的控制方式 ,也是人們研究的熱點(diǎn)。 PWM 信號(hào) 仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿(mǎn)幅值的直流供電要么 完全有 (ON)，要么完全無(wú) (OFF)。 多數(shù)負(fù)載 (無(wú)論是電感性負(fù)載還是電容性負(fù)載 )需要的調(diào)制頻率高于 10Hz，通常調(diào)制頻率為 1kHz 到 200kHz 之間。執(zhí)行 PWM操作之前，這種微處理器要求在軟件中完成以下工作： (1） 設(shè)置提供調(diào)制方波的片上 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的周期 。 (5） 使能 PWM 控制器 。 對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是 PWM 相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)?PWM 用于通信的主要原因。 控制方法 采樣控制理論中有一個(gè)重要結(jié)論 :沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí) ,其效果基本相同 。電機(jī)參數(shù)為 異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)為： 2HP， 460V， 60Hz，Lm=,Rr= ? ,Lr=, 采用 ode45 算法， *? 初始值50rad/s, 在 t= 時(shí)變?yōu)?100rad/s，在 t= 時(shí)變?yōu)?80rad/s，負(fù)載轉(zhuǎn)矩初始值為 0，在 t= 時(shí)變?yōu)?60 ，此時(shí)轉(zhuǎn)速 PI 調(diào)解器的參數(shù) PK = 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 28 70， iK =5。 6 結(jié)論 本文在分析交流異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的基于Matlab 的交流異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真建模的方法，將該方法應(yīng)用于Simulink 環(huán)境下交流異步電機(jī)模型的設(shè)計(jì)，采用經(jīng)典的速度、電流雙閉環(huán)控制方法對(duì)該建模方法進(jìn)行了測(cè)試，仿真結(jié)果表明：波形符合理論分析，系統(tǒng)能平穩(wěn)運(yùn)行，具有較好的靜、動(dòng)態(tài)特性。它被發(fā)現(xiàn)在最初的轉(zhuǎn)子磁通對(duì)活躍的定子有源電路和無(wú)功功率沒(méi)有影響。模擬的結(jié)果是在一個(gè) 2 兆瓦的 雙饋感應(yīng)電機(jī) 系統(tǒng)中有源電路和無(wú)功功率，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，機(jī)器參數(shù)和直流電壓交換器鏈接變異期間，這個(gè)模擬結(jié)果展示提 出的控制戰(zhàn)略的有效和堅(jiān)定。ira, irb, irc:三相轉(zhuǎn)子電流 。Lσ s, Lσ r: 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 34 定子，轉(zhuǎn)子漏感 。θ s, θ r:定子，轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子磁通角框架 。S:靜止參考系 。s, r:定子，轉(zhuǎn)子 。卡特賴(lài)特是體育與阿?，m輸配電技術(shù)中心，斯塔福德 ST174LK，他正與英國(guó)勞斯萊斯公司，德比 DE24 8BJ，英國(guó)（電子郵箱 ： 羅爾斯 ）。 風(fēng)力渦輪機(jī)相比，使用 定速異步發(fā)電機(jī)，雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供多種優(yōu)點(diǎn)，包括變速運(yùn)行，四象限有功，無(wú)功功率的能力。 該 控制系統(tǒng)通常被定義在同步 240。 直接轉(zhuǎn)矩控制的感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（ DTC）是發(fā)達(dá)國(guó)家在 80 年代中期 [4] [5]。 甚低速運(yùn)行。 基于對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 DTC 的原則直接功率控制三相 PWM 整流器（ DPC）的是提出 [12] [14]。 [13]，而不是使用的電壓角位置矢量提出 [12]，該虛擬磁鏈，立場(chǎng)是轉(zhuǎn)換器的輸出電壓積分，使用。 該轉(zhuǎn)換器 連接到系統(tǒng)內(nèi)的雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)，因此轉(zhuǎn)子磁通估計(jì)。 此外， 轉(zhuǎn)子的磁通參考依據(jù)計(jì)算到所需的功率因數(shù)也需要實(shí)際的參考參數(shù)，因此具有同樣的問(wèn)題。 二 動(dòng)力學(xué)行為在轉(zhuǎn)子雙饋參考框架 一個(gè)雙饋電機(jī)等效電路表示對(duì)轉(zhuǎn)子參考幀（ αr βr 幀）在高速旋轉(zhuǎn)的 ωr 顯示 圖 2。從圖。初始轉(zhuǎn)子磁鏈的位置和它的幅度不會(huì)直接影響的有功和無(wú)功功率變化。 4（ a）項(xiàng)，每個(gè)三相輸出弗吉尼亞州，VB 和 VC 可以有兩個(gè)層次，即 + Vd 和 0。其中八電壓矢量，兩個(gè)零電壓矢量（ V0和第 7 版）和六個(gè)器（ V1 V6 發(fā)動(dòng)機(jī) ）的積極載體。該電壓矢量的選擇也取決于位置對(duì)磁鏈和 αr βr 平面分為六個(gè)區(qū)域（一六），如圖所示 圖 4。因此，對(duì)于超同步操作，即定子轉(zhuǎn)子速度比速度更快（ ωrω1 ），零電壓矢量的有源輸入功率降低和無(wú)功功率輸出，反之亦然次級(jí)同步操作（ ωrω1 ）。只有定子磁通位置需要作為初始轉(zhuǎn)子磁通的變化無(wú)關(guān)的有功和無(wú)功權(quán)力。基于（ 1），另一種方法可用于 2r r rm s r mr s rssL L L L ILL?? ??? （ 18） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 44 然而，（ 18）要求定子，轉(zhuǎn)子和相互電感和使用這種方法可能導(dǎo)致的準(zhǔn)確性這將大大減少這些電感值計(jì)算所用偏離其真實(shí)價(jià)值?！? 減少） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 45 B. 定子磁通估測(cè) 為了計(jì)算在轉(zhuǎn)子定子磁鏈?zhǔn)噶繀⒖伎蚣?，它在靜止坐標(biāo)值估計(jì)第一。兩個(gè)三級(jí)遲滯比較器都被用來(lái)產(chǎn)生各自的有功和無(wú)功功率狀態(tài) SP 和如圖 5 所示。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 46 圖 5 有功和無(wú)功功率滯環(huán)控制 表 二 優(yōu)化開(kāi)關(guān)表 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 47 圖 6 示意圖提出的 DPC 的雙饋系統(tǒng)。由于轉(zhuǎn)子電阻的存在，影響零電壓矢量變得更加復(fù)雜，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速。 在靜止的參照系，定子磁鏈?zhǔn)枪烙?jì)使用下列公式： )s s ss s s sV R I dt? ??? (19) 由于定子電壓相對(duì)諧波和無(wú)其頻率是固定的，上面的等式可以提供一個(gè)準(zhǔn)確的估算定子磁鏈。因此，在積極的影響的 8 個(gè)電壓矢量每個(gè)地區(qū)的無(wú)功功率 60?現(xiàn)在可以識(shí)別和它們顯示在表一 。但是，由于轉(zhuǎn)子電壓低的根本 使用頻率的整合沒(méi)有達(dá)到令人滿(mǎn)意的 的結(jié)果。如果定子磁通立場(chǎng)是眾所周知的，這些變化 s