【正文】 中的三相繞組和兩相繞組沒有區(qū)別。如圖 21 然而，二相、三相、四相??等對稱繞組都可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁動勢 F。 異步交流電機數(shù)學(xué)模型變換及其物理解釋 對 節(jié)中公式 (26)略加分析可知，由于 L及 ‘L 陣的復(fù)雜性，求解十分困難。 srL 、 rsL 是三角函數(shù)陣，要復(fù)雜些，但是它們互為轉(zhuǎn)置。 將電壓方程寫成矩陣形式 : ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????cpiiiiiiRRRRRRUUUUUUbaCBAcbaCBAcbaCBA222111000000000000000000000000000000 (27) 繞組磁鏈矩陣的表達式： ?????????????????????????????????????????????????????????????cbaCBAcccacBcBcAbcbbBabBbBbAacabaaaBaBaACcCbCbCCCACABcBbBaBCBBBAAcAbAaACABAAcbaCBAiiiiiiLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL?????? (28) 對于感應(yīng)電機每一相繞組，共有兩種磁通與其交鏈，一是穿過氣隙的漏磁通，二是穿過氣隙的互感磁通。 第 4章為 MATLAB 環(huán)境下的仿真，介紹動態(tài)仿真工具 SIMULINK,建立調(diào)速系統(tǒng)的各個仿真模塊，其中最主要的是 SVPWM 調(diào)制模塊 ，畫交流電機的仿真圖，得到仿真結(jié)果。因此，高性能的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)，對于提高經(jīng)濟效益具有十分重要的現(xiàn)實意義。 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和新控制理論的應(yīng)用，交流變頻調(diào)速技術(shù)得到了飛速發(fā)展，其在調(diào)速范圍、調(diào)速精度、動態(tài)性能、使用方便性等方面都是其它交流調(diào)速方式所不可比擬的，交流變頻調(diào)速裝置在工業(yè)應(yīng)用中所占的比例也不斷提高，極大地改變工業(yè)發(fā)展的而貌。 其主要發(fā)展方向有如下幾項： 電力電子技術(shù)是一門多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科，它同時涉及電力學(xué)、電子學(xué)、控制理論三大領(lǐng)域。此外，它必須直接或間接得 到轉(zhuǎn)子磁鏈在空間上的位置才能實現(xiàn)定子電流解耦控制，從而使得在這種矢量控制系統(tǒng)中需要配置轉(zhuǎn)子位置或速度傳感器，這給許多應(yīng)用場合帶來不便。這種控制方法的另一個優(yōu)點是對再生過電壓、過電流抑制較為明顯，從而可以實現(xiàn)快速的加減速。 張可：基于 SVPWM 的異步電機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究 2 第 1 章 緒論 現(xiàn)代交流變頻調(diào)速技術(shù) 現(xiàn)代交流電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，主要經(jīng)歷了幾個階段 :早期通用變頻器，大多數(shù)采 用的是開環(huán)恒壓頻比控制方式。直流電動機由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費時，故其價格遠遠高于交流電動機。另一類設(shè)備出于節(jié)約電能的需要，也需要調(diào)速運行 :典型的如風(fēng)機、水泵等。并引用了 SIMULINK 工具箱中自帶的 PI 調(diào)節(jié)模塊、示波器模塊。 魏昌洲，薛重德，翟紅存 .基于 SVPWM 變頻調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真 [J].中小型電機 .(3) 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） III Ⅲ 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)內(nèi)容 本文是基于 SVPWM的異步電機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究，介紹 了 調(diào)速系統(tǒng)的原理， 并 在 MATLAB/SIMULINK環(huán)境下仿真，得到仿真結(jié)果并分析?？臻g矢量是一種針對三相交流電路的新型調(diào)制技術(shù)，可更有效地利用電源電壓，減少電 流諧波失真。 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） V Research on AC induction motor39。這是因為直流調(diào)速極其方便，只要調(diào)節(jié)電樞端電壓或勵磁電流就可在寬廣的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。雖然早在 20 世紀(jì) 20 年代人們就已經(jīng)認(rèn)識到變頻調(diào)速是交流電動機的一種好調(diào)速方法，它能在寬廣的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，具有優(yōu)良的靜態(tài)性能指標(biāo)。轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢，電磁轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差。它是七十年代初由西德 等人首先提出，以直流等效直流電動機控制的先河。對位置控制 (伺服 )系統(tǒng)，國際上多稱之為運動控制系統(tǒng)，在機器人、打印機、磁盤驅(qū)動 器等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；速度控制系統(tǒng)也叫調(diào)速系統(tǒng)，是電動機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，它在交通、機械、礦山等部門應(yīng)用廣泛；除此之外，還有張力控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用在線材加工過程中，必須保持一定的張力使線材拉得均勻而不會斷裂；另外還有多電機同步控制系統(tǒng)。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，一代又一代的新型電力電子器件相繼的問世。為解決控制精度和系統(tǒng)復(fù)雜性間的矛盾，又出現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)矩控制、定子磁場定向控制等方法。 SVPWM 控制是模擬直流電動機控制，在電氣傳動系統(tǒng)中，應(yīng)用計算機仿真技術(shù)建立電機及其傳動的仿真模型，在計算機上運行仿真實驗，用以替代在真實環(huán)境下運行的交流異步電機，既方便，又節(jié)約了成本。還有兩相靜態(tài)坐標(biāo)系，在此坐標(biāo)系中，電機各個參量以靜態(tài)參量處理，除此之外，根據(jù)不同控制要求，將靜態(tài)坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)軸置于某一特定運動參量上，則可以得到跟隨其變化的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。 = m1L cos (120。 運動方程 在一般情況下，電力拖動系統(tǒng)的運動方程式為： ???ppp nKnDdtdnJ ???? LE TT‘ (217) T 轉(zhuǎn)矩； J 機組的轉(zhuǎn)動慣量； D 與轉(zhuǎn)速成正比的阻轉(zhuǎn)矩阻尼系數(shù)； K 扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩系數(shù)； 張可：基于 SVPWM 的異步電機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究 8 pn 極對數(shù)。分別討論如下。顯然，可以調(diào)節(jié) ? i ? i 的幅值和相位周期，使得圖 21 (a)和圖 21 (b)中的兩個 F 大小相等，轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速也相等，這樣一來，圖 21(a)和圖 21(b)中的三相繞組和兩相繞組就等效了。 所以，只要我們能夠找到將靜止的三相交流繞組等效為旋轉(zhuǎn)的兩相自流繞組的數(shù)學(xué)手段，就可以借用分析自流電機的方法來分析交流電機。39。 3/2 變換 三相坐標(biāo)系和兩相坐標(biāo)系及其繞組磁動勢的關(guān)系如圖 (22) 不妨取 a 軸和 A 軸重合。 dq0 系中的 0 是因為處理需要而構(gòu)造的。 由于 PWM 調(diào)制可以同時實現(xiàn)變頻變壓的反抑制諧波的特點，在交流傳動乃至其它能量變換系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。另一方面則告訴人們消除機械和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作頻率，因為隨機 PWM 技術(shù)提供了一個分析、解決問 題的全新思路。三相異步電動機要求定子輸入三相對稱正弦電流的最終目的是在電機張可：基于 SVPWM 的異步電機交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究 16 內(nèi)產(chǎn)生圓形氣隙旋轉(zhuǎn)磁場，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。 (2)轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系 與定子坐標(biāo)系類似，轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系也是由轉(zhuǎn)子的三相繞組軸線 a, b, c來確定的 a b c。 圖 (31)所示是典型的三相電壓型 PWM 逆變器結(jié)構(gòu)，電壓型逆變器的特點有： (1)直流回路濾波環(huán)節(jié) (無功緩沖環(huán)節(jié) )為大電容，所以自流側(cè)的電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗特性； (2)輸出電壓波形為矩形波，與負載阻抗角無關(guān) :輸出的電流波形及其相位因負載阻抗角不同而異； (3)要求開關(guān)器件的關(guān)斷時間短，但是沒有特殊的耐壓要求。 如圖 (32)所示每一個空間矢量幅值都是 /32VDC 。即有滿足 (313)式的電壓矢量必將在第一扇區(qū)。 “工欲善其事，必先利其器 ”，今天通用計算機仿真軟件已成為設(shè)計人員首選工具。如果 TTT ?? 21 ，則有： TTT TT 21 11 ?? (319) TTT TT 21 22 ?? (320) 確定矢量切換點 321 cmcmcm TTT 、 設(shè)： ????????????4/4/4/2121TTTTTTTTTTbcaba ）（ (321) 對應(yīng)不同的扇區(qū)，按表 34 確定 321 cmcmcm TTT 、 。在 ??? 坐0~ ?60 V(100) V(110) ?60 ~ ?120 V(110) V(010) ?120 ~ ?180 V(010) V(011) ?180 ~ ?240 V(011) V(001) ?240 ~ ?30 V(001) V(101) ?30 ~ ?360 V(101) V(100) 安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 標(biāo)系中 refU 是以 ?Uref 、 ?Uref 的形式給出的。記功率器件的開通狀態(tài)為 1，關(guān)斷狀態(tài)為 0。 以上各坐標(biāo)系之間的夾角定義為：定子軸 a 到磁鏈軸 M 之間的夾角為磁鏈 同步角，也叫磁場定向角；轉(zhuǎn)子軸 d 到磁鏈軸 M 的夾角為 ? ，即負載角為轉(zhuǎn)子位置角。 SVPWM 控制理論解決了交流電動機的轉(zhuǎn)矩控制問題，應(yīng)用坐標(biāo)變換將之三相系統(tǒng)等效為兩相系統(tǒng)，再經(jīng)過按轉(zhuǎn)子磁場定向的同步 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，實現(xiàn)了定子電流勵磁分量和轉(zhuǎn)矩之間的解耦，從而達到對交流電動機的磁鏈和電流分別控制的目的。本文研究的控制系統(tǒng)采用的是空間電壓矢量法（ SVPWM 法）。 在 70 年代開始至 80 年代初，由于當(dāng)時大功率晶體管主要為雙極性達林頓三極管，載波頻率一般最高不超過 5KHz，電機繞組的電磁噪音及諧波引起的振動引起人們的關(guān)注。那么，相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型為： ???????????????????????????????????pLRLpLLLpLRLpLpLLpLRLLpLLpLRuuuummmmmmmmqdqd2221212212221211111111111112211???????? (241) 作比較詳細的分析可知，在此模型下，如果 ABC 坐標(biāo)系中的變量為正弦函數(shù)時，dq0 坐標(biāo)系中的變量就是直流量。 兩相靜止 /兩相旋轉(zhuǎn)變換 (2s/2r 變換 ) 如圖 所示，兩相靜止坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 MT 之間的變換稱為兩相靜止 /兩相旋轉(zhuǎn)變換，簡稱 2s/2r 變換從圖中可以看出，電流?i ?i和電流 mi ti 存在如下關(guān)系： ??? s in i c o si tm ???i (229) ??? c osi s in i tm ???i (230) 寫成矩陣形式為 : ??????????????????? ????????tmtm iiiiii 2r / 2sCc oss i n s i nc os ?? ???? (231) 圖 23 兩相靜止和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 ?????? ?? ?? ?? c oss in s inc osC 2r /2s (232) 反之 ??????????????????????????????? ?? ?? iiiiiitm c oss i n s i nc osC 2r / 2s (233) 直角坐標(biāo)系到極坐標(biāo)系的變換 (K/P 變換 ) 在控制算法中，采用的極坐標(biāo)系有時更為方便。ui39。39。 與 F 不僅大小相等，而且轉(zhuǎn)速相同。順著 ABC 相序轉(zhuǎn)動。因此有必要對上述電機數(shù)學(xué)模型坐標(biāo)變換的基礎(chǔ)上加以簡化，以達到系統(tǒng)解耦的目的，實現(xiàn)異步電機高性能控制。把 (29)和 (211)代入式 (28)即得到完整的磁鏈方程，我們把它寫成分塊矩陣的安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 形式 : ??????????????????? rsrrs srssrs iirLL LL?? (213) 其中 ： ???????????CBAs???? , ???????????CBAiiisi , ???????