【正文】 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。 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 。 (5） 使能 PWM 控制器 。 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。 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)。 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 。以電壓型 PWM 逆變器為例示出 開關(guān)時(shí)間 和電壓波形。 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，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。 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。圖中上標(biāo) *的控 制量為指令值 ,其余為實(shí)際值。 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 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。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，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式 。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。 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，從而獲得不同轉(zhuǎn)速。其特點(diǎn)： 1)效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗； 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。 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，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。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。在這里，通過改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值；通過改變調(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，而滿足變頻調(diào)速對(duì) U/f 協(xié)調(diào)控制的要求。 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，鐵心和線圈過熱。 異步電動(dòng)機(jī)原理 當(dāng)向三相 定子繞組 中通過入對(duì)稱的三相交流電時(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)針方向旋轉(zhuǎn)的 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 。 構(gòu)造：分為 鼠籠式轉(zhuǎn)子 和繞線式轉(zhuǎn)子。 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。 構(gòu)造：由三個(gè)在空間互隔 120176。 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 定子（靜止部分） 定子的 作用：電機(jī) 磁路 的一部分，并在其上放置定子繞組。 1 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速 異步電動(dòng)機(jī)概述 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 6 異步 電動(dòng)機(jī) (asynchronous motor) 又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī) ,是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與 轉(zhuǎn)子 繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生 電磁轉(zhuǎn)矩 ,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種 交流電機(jī) 。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速啟動(dòng)，制動(dòng)性能、高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果廣泛的適用范圍及其他許多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有前途的調(diào)速方式。矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式、無(wú)速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。 矢量控制實(shí)現(xiàn)的基 本原理是通過測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。 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 矢量控制 。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，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)電，改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種重要手段。長(zhǎng)期以來(lái)，交流電的頻率一直是固定的，變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。三相異步電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng) 的轉(zhuǎn)速， 轉(zhuǎn)子繞組 因與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)而感生 電動(dòng)勢(shì) 和電流，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生 電磁轉(zhuǎn)矩 ，實(shí)現(xiàn)能量變換。 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 7 定子繞組作用：是電動(dòng)機(jī)的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。凡制造和維修時(shí)均應(yīng)按這個(gè)序號(hào)排列。 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組作用：切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電流，并形成電磁 轉(zhuǎn)矩 而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。但通過集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件，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 9 以改善異步電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)性能及調(diào)速性能，故在要求一定范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速的設(shè)備，如吊車、電梯、空氣壓縮機(jī)等上面采用。可見，改變電源頻率就可以改變同步轉(zhuǎn)速和電機(jī)轉(zhuǎn)速。首先將單相或三相交流電源通過整流器并經(jīng)電容濾波后，形成幅值基本固定的直流電壓加在逆變器上，利用逆變器功率元件的通斷控制，使逆變器輸出端獲得一定形狀的矩形脈沖波形。同時(shí)，由于 PAM 在調(diào)整電壓時(shí)具有對(duì)電流波形的整形作用，因而可以獲得比 PWM 更高的效率。新型 IPM 模塊甚至將開關(guān)電源也設(shè)計(jì)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 12 在模塊內(nèi)，更加方便用戶使用，用戶只需要了解接口電路和定義，很快可以組成運(yùn)行系統(tǒng)。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供 變頻電源 的 變頻器 ，變頻器可分成交流－直流－交流變頻器和交流－交流變頻器兩大類，目前國(guó)內(nèi)大都使用交－直－交變頻器。屬有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。 電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī) 調(diào)速方法 電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)由籠型電動(dòng)機(jī)、電磁轉(zhuǎn)差離合器和直流勵(lì)磁電源（控制器）三部分組成。 3 矢量控制 矢量控制原理 矢量控制的基本原理是通過測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在上海工程技術(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 17 等效直流電動(dòng)機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果 。該系統(tǒng)采用了轉(zhuǎn)速、磁鏈的閉環(huán)控制 ,且轉(zhuǎn)速、磁鏈調(diào)節(jié)器均為 PI 調(diào)節(jié)器。在眾多的仿真軟件里，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇的是 Math Works 公司開發(fā)的科學(xué)與工程計(jì)算軟件 MATLAB。通過這些功能模塊的有機(jī)整合， 就可在 MATLAB/SIMULINK 中搭建出交流異步電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型，并實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)的控制算法。 逆變器 同整流器相反，逆變器是將直流功 率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使 6 個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到 3 相交流輸出。 （ 5）保護(hù)電路 :檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。像控制直流電機(jī)那樣控制交流電機(jī)通過解耦 脈沖寬度調(diào)制 脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來(lái)調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來(lái)實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用 微處理器 的數(shù)字輸出來(lái)對(duì) 模擬電路 進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM進(jìn)行編碼。 (4） 啟動(dòng)定時(shí)器 。 總之， PWM 既經(jīng)濟(jì)、節(jié)約空間、抗噪性能強(qiáng)，是一種值得廣大工程師在許多設(shè)計(jì)應(yīng)用中使用的有效技術(shù)。由于磁鏈調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器都是帶抗積分飽和的PI 調(diào)節(jié)器，在啟動(dòng)中兩個(gè)調(diào)節(jié)器都處于飽和限幅狀態(tài)，因此啟動(dòng)過程中定子電流基本保持不變，實(shí)現(xiàn)了恒流啟動(dòng)。這唯一的機(jī)器因素被提出需要采用的 直接電能控制 的方法，定子電阻被發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)性能的影響上是微不足道的。Lm:互感 。 上標(biāo) 。 是與電子學(xué)院，電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)，貝爾法斯特皇后大學(xué)，貝爾法斯特 BT7 1NN，英國(guó)（電子郵箱： ） .5。 傳統(tǒng)的雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于轉(zhuǎn)子與 D Q 報(bào)表解耦電流矢量控制 [1] [3]。一個(gè)基本存款與相關(guān)的主要問題計(jì)劃在起動(dòng)過程中，其性能和徐和 Cartwright 惡化：直接的有功和無(wú) 功功率控制中的雙饋 。因此，無(wú)電壓傳感器是必要的。 由于轉(zhuǎn)子供電頻率，它等于雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率的，可以成為非常低，轉(zhuǎn)子通量的估算方法有困難，其精度顯著影響的機(jī)床參數(shù)的變化。鑒別（ 12），并在下面的方程（ 13）的結(jié)果 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 40 1( s in )32 rrrsmrsrdd P Ld t L L d t??????? 1( c o s )32 rrrsmssrdd Q Ld t L L d t?????? (14) 根據(jù)（ 14），它可以看出，快速反應(yīng)積極 功率變化可以通過改變 sinrr??和 cosrr??。 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 42 三 轉(zhuǎn)子流量控制用電壓向量 對(duì)于雙電平轉(zhuǎn)換，如圖所示。因此，通過選擇適當(dāng)?shù)碾妷菏噶?，轉(zhuǎn)子磁通運(yùn)動(dòng)可以控制的。因此，根據(jù)（ 14），每個(gè)電壓沖擊有功和無(wú)功功率載體在每 60?區(qū)域可計(jì)算。 表 一 電壓矢量對(duì)輸入有效和輸出功電力（ ↑= 增加 。因此，零電壓矢量不會(huì)使用，除非動(dòng)態(tài)國(guó)家和無(wú)功功率為零。 定子在轉(zhuǎn)子磁通鏈?zhǔn)噶繀⒄障蹈鶕?jù)計(jì)算（ 7C 條）也使用測(cè)量轉(zhuǎn)子位置 為了實(shí)現(xiàn)高活性和動(dòng)態(tài)控制無(wú)功功率，有功，無(wú)功功率狀態(tài)和定子磁通位置是用來(lái)確定哪個(gè)電 壓矢量應(yīng)用。這是由于錯(cuò)誤的因素，在非常低的頻率 所造成的 Rr 和實(shí)際值的差值 在計(jì)算中使用的，會(huì)導(dǎo)致集成商飽和。在正常的生成模式，轉(zhuǎn)子磁通始終保持著領(lǐng)先的定子磁鏈，即比 θrθs 。 “1 “ 是指頂部的開關(guān)上，輸出電壓為 VD 的， “0“ 是指底部的開關(guān)打開時(shí)，輸出電壓為零。另外 ,如果轉(zhuǎn)子磁通變化是對(duì)定子磁鏈在 90?方向，即 sinrr??有功功率詩(shī)被改變。在 2 兆瓦雙饋仿真結(jié)果 發(fā)電系統(tǒng)，以示性能轉(zhuǎn)子的速度變化過程中提出的控制策略，有功和無(wú)功電力，機(jī)械參數(shù)，直流轉(zhuǎn)換器鏈電壓。 [15]，接受存款公司被用來(lái)控制雙 饋。 除了 從異步電機(jī)，直接轉(zhuǎn)矩控制也被應(yīng)用于控制永磁同步電動(dòng)機(jī) [10]和切換磁阻電動(dòng)機(jī)[11]。 此外，轉(zhuǎn)子電流控制器需要仔細(xì) 調(diào)整，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)之內(nèi)整個(gè)工作范圍 。 對(duì)于許多風(fēng) 農(nóng)場(chǎng)，風(fēng)力渦輪機(jī)的基礎(chǔ)上雙饋異步發(fā)電機(jī)（雙饋）技術(shù)在 25％ 30％額定轉(zhuǎn) 換器發(fā)電機(jī)的評(píng)級(jí)被使用。α , β :α β 軸 。ψ s, ψr:定子，轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?。isa, isb, isc:三相定子電流 。 這對(duì)策是根據(jù)定子有源電路和無(wú)功功率在 旋轉(zhuǎn)活塞側(cè)邊選擇適當(dāng)?shù)碾妷簜魅久浇?。 5 仿真結(jié)果及分析 本文基于 MATLAB/Simulink 建立了繞線式異步電機(jī)的模型，并對(duì)其進(jìn)行了仿真測(cè)試。噪上海工程技術(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 27 聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯 1改變?yōu)檫壿?0或?qū)⑦壿?0改變?yōu)檫壿?1時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。占空比是接通時(shí)間與周期之比；調(diào)制頻率為周期的倒數(shù)。通過高分辨率 計(jì)數(shù)器 的使用， 方波 的 占空比 被 調(diào)制 用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。同時(shí)根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程式el pJ duTT n dt??，由電磁轉(zhuǎn)矩 Te 和負(fù)載轉(zhuǎn)矩 lT ，通過加乘、積分環(huán)節(jié)，即可得到轉(zhuǎn)速信號(hào) r? ，求得的轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)過積分就可得到轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。 （ 2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。 變頻器的 主電路 大體上可分為兩類：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 ；電流型是 將 電流