【正文】 siR的輸出分別是定子磁鏈的控制，并設(shè)置了電流變換和磁鏈觀測(cè)環(huán)節(jié)。 本章主要對(duì)帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速和磁鏈閉環(huán)異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)以及無速度傳感器的矢量控制系統(tǒng)仿真，并通過改變模型參數(shù)比較和分析交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的特性，加強(qiáng)對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的理解。由圖可知，異步電動(dòng)機(jī)從空載啟動(dòng)，轉(zhuǎn)速上升平穩(wěn)，；在t=，轉(zhuǎn)速微微下降，此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩上升，定子電流和轉(zhuǎn)子電流也有所上升；最終異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，波形中有微微波動(dòng)，不是一條直線，這主要是因?yàn)榻涣麟娫唇?jīng)整流模塊和濾波單元后，由于濾波不完全，中間存在各次諧波，導(dǎo)致輸出直流電波形存在擾動(dòng)情況。所以負(fù)載轉(zhuǎn)矩的不斷變化使得定子和轉(zhuǎn)子電流的不斷變化。圖34 逆變器供電電動(dòng)機(jī)工作波形圖34（a）是逆變器輸出線電壓Uab的波形，PWM發(fā)生器給逆變器提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制開關(guān)管IGBT的導(dǎo)通，從而控制Uab輸出波形。整流單元和逆變單元組成了變頻器的主電路，調(diào)制器（PWM Generator）相當(dāng)于控制單元。m，此時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)會(huì)下移，越過轉(zhuǎn)折點(diǎn)，異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)。圖32（d）是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，起動(dòng)中交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩有波動(dòng)的，嚴(yán)重過載時(shí)引起電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生很小的轉(zhuǎn)矩。由圖32（c）、（d）可知，起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速上升。摩擦系數(shù)F極對(duì)數(shù)P2負(fù)載設(shè)定TL加載時(shí)間加載值132仿真參數(shù)算法Ode23t相對(duì)誤差當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)連接三相正弦交流電源時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)仿真波形如圖32所示。在Simulink中異步電動(dòng)機(jī)連接三相正弦電源時(shí)仿真模型如圖31所示。當(dāng)三相異步電機(jī)接三相交流電源時(shí)，三相定子繞組流過三相對(duì)稱電流產(chǎn)生的三相磁動(dòng)勢(shì)（定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)）并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。（3）dq坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程將坐標(biāo)變換矩陣代入ABC三相坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)矩方程式，簡化后，得到dq0坐標(biāo)系中的轉(zhuǎn)矩方程為：所以在dq0坐標(biāo)系中的運(yùn)動(dòng)方程為：設(shè)d軸沿著轉(zhuǎn)子磁鏈的方向，稱之M軸；q軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，即垂直于M軸，稱為T軸；這樣兩相同步旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系就具體規(guī)定為MT坐標(biāo)系，即按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的坐標(biāo)系。定子各量用下標(biāo)1表示，轉(zhuǎn)子各量用下標(biāo)2表示。反之，由兩相靜止坐標(biāo)系變換到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換矩陣為：電壓和磁鏈的旋轉(zhuǎn)變換矩陣也與電流(磁動(dòng)勢(shì))的旋轉(zhuǎn)變換矩陣相同。圖24 靜止兩相正交坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系中磁動(dòng)勢(shì)矢量圖中兩相交流電流，兩相直流電流，產(chǎn)生同樣的以同步速度旋轉(zhuǎn)的合成磁動(dòng)勢(shì)F。（3/2變換）A、B、C為三相靜止繞組，每相繞組的有效匝數(shù)為，通以三相平衡的正弦電流，產(chǎn)生合成磁動(dòng)勢(shì)F，以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，A、B、C軸稱為三相靜止坐標(biāo)系；α、β為兩相靜止繞組，每相繞組的有效匝數(shù)為，它們?cè)诳臻g互差，且通入時(shí)間上互差的兩相電流，也產(chǎn)生與上相同的磁動(dòng)勢(shì)F，并以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，α、β軸稱為兩相靜止坐標(biāo)系。或者說，在三相坐標(biāo)系下、和在兩相坐標(biāo)系下的、以及在旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系下的直流和產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)相等。如果人為地讓包括兩個(gè)繞組在內(nèi)的整個(gè)鐵心以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，則磁勢(shì)F自然也隨之旋轉(zhuǎn)起來，成為旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)。圖22 三相坐標(biāo)系和兩相坐標(biāo)系物理模型異步電動(dòng)機(jī)三相原始動(dòng)態(tài)模型相當(dāng)復(fù)雜，分析和求解這組非線性方程十分困難。所謂獨(dú)立是指兩相繞組間無約束條件，即不存在約束條件；所謂正交是指兩相繞組在空間上互差；所謂對(duì)稱是兩相繞組的匝數(shù)和阻值相等。（2）電壓方程三相定子繞組電壓平衡方程式為：三相轉(zhuǎn)子繞組折算到定子側(cè)后的電壓方程式為：上述各量己折算到定子側(cè)，將電壓方程用矩陣形式表示可寫成：（3）轉(zhuǎn)矩方程按照機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理，可求出電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式：式中，——電磁轉(zhuǎn)矩；——電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)每個(gè)繞組的磁鏈?zhǔn)撬旧淼淖愿写沛満推渌@組對(duì)它的互感磁鏈之和，因此，六個(gè)繞組磁鏈如下所示。設(shè)A軸為參考坐標(biāo)軸，轉(zhuǎn)子以速度旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組軸線為a、b、c隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，常做如下假設(shè)：（1）忽略空間諧波，設(shè)三相繞組對(duì)稱，在空間互差(電角度)，所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)沿氣隙圓周按正弦規(guī)律分布； （2）忽略磁路飽，各繞組的自感和互感都是恒定的；（3）忽略鐵心損耗；（4）不考慮溫度和頻率的變化對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響。第四章：交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真在MATLAB/Simulink中，分別對(duì)轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)和帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)，在不同的給定轉(zhuǎn)速條件下的仿真,并作出比較。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容及章節(jié)安排本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要用MATLAB軟件對(duì)在矢量控制條件下的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的進(jìn)行仿真，文章的章節(jié)安排如下：第一章：緒論對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)研究背景進(jìn)行說明，并對(duì)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所屬領(lǐng)域及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行概述，并且簡單介紹了MATLAB/Simulink仿真工具。Simulink是建模仿真可視化軟件，它用框圖表示系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，用帶方向的連線，來表示各環(huán)節(jié)的輸入輸出關(guān)系。MATLAB具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如：此高級(jí)語言可用于技術(shù)計(jì)算；此開發(fā)環(huán)境可對(duì)代碼、文件和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理；交互式工具可以按迭代的方式探查、設(shè)計(jì)及求解問題；數(shù)學(xué)函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計(jì)、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等 ；二維和三維圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù)；各種工具可用于構(gòu)建自定義的圖形用戶界面；各種函數(shù)可將基于MATLAB的算法與外部應(yīng)用程序和語言（如C、C++、Fortran、Java、COM 以及Microsoft Excel）集成。近些年國際上高壓大電流及串、并聯(lián)技術(shù)和多電平技術(shù)的發(fā)展，使高壓變頻調(diào)速得以實(shí)現(xiàn)，有著明顯的節(jié)能效果。16位、32位高速微處理器及含浮點(diǎn)處理單元的DSP和專用集成電路ASIC(Application Specific IC)技術(shù)的快速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速器高效多功能化提供了硬件支持?？刂撇呗缘陌l(fā)展。經(jīng)過近30 年的發(fā)展，國內(nèi)像阿爾法、佳靈、利德華福、英威騰、匯川等近300多家國產(chǎn)變頻器開拓市場(chǎng)，已經(jīng)取得了很好的業(yè)績。電工領(lǐng)域中各種容量和電壓等級(jí)的變壓器的出現(xiàn)，使得改變交流電壓大小很容易實(shí)現(xiàn)，從而使得電力系統(tǒng)行業(yè)得到快速的發(fā)展。交流電機(jī)調(diào)速也由曾經(jīng)的電磁離合器調(diào)速、變極調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速等有級(jí)調(diào)速方式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闊o極調(diào)速方式。仿真技術(shù)是集系統(tǒng)理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、相似原理、控制論于一體的綜合性技術(shù)。70 年代以來，伴隨著電機(jī)控制技術(shù)及電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)性能也有了長足進(jìn)步，幾乎可以達(dá)到與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美的程度，為滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，世界各國都非常重視交流調(diào)速技術(shù)的研發(fā)。因此采用轉(zhuǎn)速和電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可獲得優(yōu)良動(dòng)態(tài)和靜態(tài)調(diào)速特性。關(guān)鍵詞：矢量控制，仿真，數(shù)學(xué)模型SIMULATION FOR FREQUENCY CONTROL SYSTEM OF ASYNCHRONOUS MOTOR BASED ON MATLABABSTRACTThis paper mainly studies the modeling and the simulation about vector control system of the SPWM variable frequency control. Variablefrequency speed regulation is an efficient way of speed regulation. The puter simulation of the electric drive system is one of the most significant means in the science research. It works by establishing the simulation models and simulation experiments on puter repeatedly. By simulation, you can pare a variety of strategies and determine the relevant parameters. It is essential for system simulation, so as to provide a reliable scientific basis for decisionmaking.This paper mainly introduces the development of AC regulating speed system, the main idea of Vector control, and how to establish simulation for frequency control system of AC motor based on MATLAB. On the one hand, this paper established models for AC motor and obtained some features of the system. On the other hand, by the simulation for vector control system of AC motor with speed and flux loop on torque loop and slip frequency control to understand the vector control system parameter settings and operating characteristics.By simulation, for one thing, we understand and grasp the asynchronous motor operating characteristics. What’s more, simulation data has laid a solid foundation for the introduction of new experimental equipment and further development.KEYWORDS：vector control, simulation, mathematical models37目錄摘要 I目錄 i1 緒論 1 概述 1 交流變頻調(diào)速技術(shù)的現(xiàn)狀 1 仿真工具M(jìn)ATLAB/Simulink簡介 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容及章節(jié)安排 32 基于動(dòng)態(tài)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)工作原理 4 異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 4 坐標(biāo)變換 7 異步電動(dòng)機(jī)在兩相坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型 113 交流異步電動(dòng)機(jī)性能的仿真研究 13 13 PWM變頻器電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)仿真 15PWM 164 交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)仿真 18 轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真及分析 18 轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真 24 兩種矢量控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與存在的問題 27結(jié)論 29參考文獻(xiàn) 30致謝 341 緒論 概述電動(dòng)機(jī)作為在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中主要的動(dòng)力來源，發(fā)揮著日益重要的作用。因此進(jìn)行系統(tǒng)仿真是不可或缺的，為科學(xué)決策提供了可靠的依據(jù)。安徽理工大學(xué)畢