【正文】 ，經(jīng)過(guò)3／ 2 變換和按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)變換，便得到一臺(tái)由 mi 和 ti 輸入，由 ? 輸出的直流電動(dòng)機(jī)。以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)為準(zhǔn)則，在三相坐標(biāo)系上的定子交流電流 Ai 、 Bi 、 Ci ，通過(guò)三相 —— 兩相變換可以等效成兩相靜止坐標(biāo)系上的交流電流 ?i 和 ?i ，再通過(guò)同步旋轉(zhuǎn)變換，可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的直流電流 di 和 qi 。把這三個(gè)電流控制信號(hào)和由控制器得到的頻率信號(hào) 1? 加到電流控制的變頻器上，所輸出的是異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速所需的三相變頻電流。 二、 異步電動(dòng)機(jī)矢量 控制系統(tǒng) 矢量控制系統(tǒng)原理 既然異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換可以等效成直流電動(dòng)機(jī)，那么，模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制策略，得到直流電動(dòng)機(jī)的控制量，再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，就能夠控制異步電動(dòng)機(jī)了。計(jì)算機(jī)仿真帶來(lái)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初進(jìn)行仿真，可以預(yù)測(cè)系統(tǒng)行為特性并可通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)不斷修改系統(tǒng)參數(shù)直到獲得理想的系統(tǒng)特性。針對(duì)目前變頻器技術(shù)的兩種技術(shù)”矢量控制”及”直接轉(zhuǎn)矩控制’，上海大學(xué)的陳伯時(shí)教授在，交流變頻傳動(dòng)控制的發(fā)展”的報(bào)告中，就兩種控制原理進(jìn)行了深入的對(duì)比，得出了技術(shù)本身并無(wú)本質(zhì)差別、各有優(yōu)缺點(diǎn)的結(jié)論。運(yùn)算速度的提高以及各種針對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的片內(nèi)資源的豐富性使得以前看來(lái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜的控制算法變得簡(jiǎn)單起來(lái)，各種控制用微處理器的運(yùn)算速度的提 高，片內(nèi)資源的日益豐富，集成度的提高無(wú)一不促進(jìn)交流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字化。同時(shí)各國(guó)學(xué)者也致力于無(wú)速度傳感器控制系統(tǒng)的研究，利用定子電流、電壓等容易檢測(cè)的物理量對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行在線估計(jì)以取代速度傳感器。七十年代初期，西門(mén)子公司的 和WFlotor 提出了“感應(yīng)電機(jī)磁場(chǎng)定向的控制原理”，通過(guò) 矢量旋轉(zhuǎn)變換和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向，將定子電流按轉(zhuǎn)子磁鏈空間方向分解成為勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，這樣就可以達(dá)到對(duì)交流電機(jī)的磁鏈和電流分別控制的目的。這樣就不能通過(guò)簡(jiǎn) 單的控制定子電流就可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。 (3)無(wú)法應(yīng)用在粉塵、腐蝕性氣體和易燃易爆的場(chǎng)合。在使用時(shí)由于換向器的存在， 調(diào)速系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)比較容易獲得優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能。在 20 世紀(jì) 70 年代以前的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，直流調(diào)速占統(tǒng)治地位，交流調(diào)速系統(tǒng)的 方案雖然己有多種發(fā)明并得到實(shí)際應(yīng)用，但其性能始終無(wú)法與直流調(diào)速系統(tǒng)相匹敵。而電能的生產(chǎn)、交換、傳輸、分配、使用和控制等，都必須利用電機(jī)來(lái)完成。 總之，由于直流電動(dòng)機(jī)存在的這些 問(wèn)題，使得直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用受到了極大的限制，也使得直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用受到相應(yīng)的限制。 (2)為使直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械式換向器能夠可靠的工作，往往要增大電樞和換向器的直徑，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，對(duì)于要求快速響應(yīng)的生產(chǎn)場(chǎng)合就不能夠?qū)崿F(xiàn)。采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以獲得優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)調(diào)速特性，因此直流調(diào)速在很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái) (20 世紀(jì) 80 年代以前 )一直占據(jù)主導(dǎo)地位。 關(guān)鍵詞 ： 異步電動(dòng)機(jī)、矢量控制、 MATLAB 仿真 Abstract ： Vector control(VC) is based on motor unification principle,energy conversion and vector coordinate transformation transforming coordinate, The stator current is deposing two DC parts which orientated as the rotator magic field and controlled magic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. This paper does some research works of the asynchronous motor flux vector control closedloop research and exploration. Through the space vector coordinate transformation, and the modeling of system,including DC power supply, inverter, AC motor, rotor flux current model, the ASR, ATR,AΨR and modules. And the control system is MATLAB/Simulink analysis. Key Words： Asynchronous Motor,Vector Control,MATLAB Simulation 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 一、 緒論 交直流調(diào)速系統(tǒng)的相關(guān)概念及比較 交流調(diào)速系統(tǒng)是以交流電動(dòng)機(jī)作為控制對(duì)象的電力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的仿真模型設(shè)計(jì) 中文摘要 ： 矢量控制是在電機(jī)統(tǒng)一理論、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)變換理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它的思想就是將異步電動(dòng)機(jī)模擬成直流電動(dòng)機(jī)來(lái)控制，通過(guò)坐標(biāo)變換，將定子電流矢量分解為按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的兩個(gè)直流分量并分別加以控制，從而實(shí)現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，達(dá)到直流電機(jī)的控制效果。并對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了 MATLAB/Simulink 仿真分析。在額定轉(zhuǎn)速以上通過(guò)保持電樞電壓改變勵(lì)磁電流來(lái)實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速。對(duì)于高轉(zhuǎn)速大功率 的電動(dòng)機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合，直流調(diào)速方法是行不通的。 (4)由于電刷的電火花，直流電機(jī)也不能應(yīng)用于易燃易爆的生產(chǎn)場(chǎng)合，對(duì)于多粉塵和多腐蝕性氣體的地方也不適用。 交流調(diào)速系統(tǒng)的歷史和現(xiàn)狀 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 電能是現(xiàn)代社會(huì)最廣泛使用的一種能量形式，具有生產(chǎn)和變 換比較經(jīng)濟(jì)、傳輸和分配比較容易，使用和控制比較方便的特點(diǎn)，因此成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)動(dòng)力的主要來(lái)源。另一類機(jī)械如風(fēng)機(jī)、水泵等為了減少運(yùn)行損耗、節(jié)約電能也需要調(diào)速。對(duì)于直流電機(jī)而言，只需要改變電機(jī)的輸入電壓或勵(lì)磁電流，就可以在很廣的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，而且在磁場(chǎng)恒定的條件下它的轉(zhuǎn)矩和電樞電流成正比，轉(zhuǎn)矩易于控制。 （ 1）首先電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費(fèi)時(shí)，價(jià)格昂貴。無(wú)法感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究與仿真做成高速大容量的機(jī)組 。但是交流調(diào)速比較困難，與直流電機(jī)氣隙磁場(chǎng)有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生，交流電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)則是有定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組共同產(chǎn)生，這就使得交流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩不課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 再與定子電流成正比關(guān)系。直到上世紀(jì)六七十年代電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的相繼出現(xiàn)和飛速發(fā)展最終促成高性能可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美的交流調(diào)速系統(tǒng)的出現(xiàn)，到目前交流調(diào)速在電力拖動(dòng)中已占據(jù)主導(dǎo)地位。因此 DTC 無(wú)需對(duì)定子電流進(jìn)行解藕， 不需要復(fù)雜的矢量變換計(jì)算，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，目前也是矢量控制研究的一個(gè)重要分支。 總的來(lái)說(shuō)，由于電力電子器件的飛速發(fā)展，各種價(jià)格便宜，性能優(yōu)越的微處理器芯片的不斷涌現(xiàn)如 :適合運(yùn)動(dòng)控制的 16位高檔單片機(jī)以及德州儀器的TMS240X 系列 DSP 芯片，促進(jìn)了交流調(diào)速系統(tǒng)從模擬控制系統(tǒng)向 數(shù)字控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。這兩種方案作為高性能的調(diào)速系統(tǒng)，都能實(shí)現(xiàn)較高的靜、動(dòng)態(tài)性能，但兩種系統(tǒng)的具體控制方法不一樣，因而具有不同的特色和課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 優(yōu)缺點(diǎn)，除了 普遍適用于高性能調(diào)速以外，又各有所側(cè)重的應(yīng)用領(lǐng)域。通過(guò)建立計(jì)算機(jī)仿真模型，在人為的模擬環(huán)境下通過(guò)計(jì)算機(jī)的仿真運(yùn)行，就可以模擬替代真實(shí)電機(jī)在工作現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)條件，并得到可靠的數(shù)據(jù)，節(jié)約了研究時(shí)間和費(fèi)用。 （ 2）構(gòu)建異步電動(dòng)機(jī)磁鏈閉環(huán)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)各模塊的仿真模型。圖中的給定和反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)類似于直流調(diào)速系統(tǒng)所用的控制器，產(chǎn)生勵(lì)磁電流的給定信號(hào) *mi 和電樞電流的給定信號(hào) *ti ，經(jīng)過(guò)反旋轉(zhuǎn)變換1?VR 一得到 *?i 和 *?i ，再經(jīng)過(guò) 2／ 3變換得到 *Ai 、 *Bi 和 *Ci 。 坐標(biāo)變換的基本思路 坐標(biāo)變換的目的是將交流電動(dòng)機(jī)的 物理模型變換成類似直流電動(dòng)機(jī)的模式，這樣變換后，分析和控制交流電動(dòng)機(jī)就可以大大簡(jiǎn)化。從整體上看，輸人為A， B， C 三相電壓，輸出為轉(zhuǎn)速 ? ，是一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)。而 ? ,? 則表示電機(jī)參量分解的靜止兩相坐標(biāo)系。 )2121(60c os60c os3030332 iiiiiii CBACBA NNNNN ??????? （ 21）