【正文】 法產(chǎn)生PWM脈沖信號去控制PWM逆變器開關(guān)器件的通斷，再經(jīng)輸出LC濾波器獲得幅值、頻率可調(diào)的三相正弦交流電壓。當變頻器通電時，濾波電容的充電電流很大，過大的沖擊電流可能會損壞三相整流橋中的二極管，為了保護二極管，在電路中串入限流電阻R5，從而使電容的充電電流限制在允許的范圍內(nèi)。又有：，則： () 實際設計中選用兩個100,的水泥電阻并聯(lián)。開關(guān)器件的工作環(huán)境與測試條件是不同的,通常實際應用中指標會有所下降。第三章 三相異步電動機的矢量控制數(shù)學模型 一般來說，交流變速傳動系統(tǒng)，特別是變頻傳動系統(tǒng)的控制是比較復雜的，要設計研制一個品質(zhì)優(yōu)良的系統(tǒng)，要確定最佳的控制方式，都必須對系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性進行充分的研究。這時，異步電動機的數(shù)學模型由下述的電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和運動方程組成。（3）異步電動機數(shù)學模型是一個非線性系統(tǒng)由式（）~（）可知，定子、轉(zhuǎn)子之間的互感為的余弦函數(shù)，是變參數(shù)，這是數(shù)學模型非線性的一個根源；由（）可知，式中有定子、轉(zhuǎn)子瞬時電流相乘的項，這是數(shù)學模型中又一個非線性根源。由于磁場定向角是隨時間變換的，因而在軸和上的分量、也是隨時間變換的。第四章 異步電動機的矢量控制策略 矢量控制的基本思想 矢量控制方法的提出在現(xiàn)代自動控制系統(tǒng)和機電一體化產(chǎn)品中普遍要求動作靈活、行動迅速、定位精確，對傳動、伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性由著很高的要求。 轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系上的數(shù)學模型中，電壓方程如下 （）由式（）得到 （）將式（）代入式（）中的第三行，得 （）式（）代入（）中得到 （）或?qū)懽? （）式中 ，是轉(zhuǎn)子電磁時間常數(shù)式（）表明，與之間的動態(tài)關(guān)系是一階慣性環(huán)節(jié)，即當定子電流勵磁分量突變而引起轉(zhuǎn)子磁鏈變換時，會在轉(zhuǎn)子中感生轉(zhuǎn)子電流勵磁分量阻止的變化，使只能按轉(zhuǎn)子時間常數(shù)的指數(shù)規(guī)律變化，它還表明轉(zhuǎn)子磁鏈只由產(chǎn)生，與定子電流的轉(zhuǎn)矩分量無關(guān)，它還表明穩(wěn)態(tài)時，=常數(shù)。 仿真模型的建立此次設計選擇轉(zhuǎn)差頻率矢量控制作為設計方案。在Calculation模塊中，根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定和轉(zhuǎn)子磁通Phir來計算得出定子電流的轉(zhuǎn)矩分量，顯然是給定值。 系統(tǒng)仿真曲線 總結(jié)與展望本文主要對異步電動機矢量控制系統(tǒng)進行了建模與仿真分析。在這四年大學學習生涯中，還得到了很多老師和同學的幫助，在此表示感謝。圖中從上至下依次為電機定子電壓、定子電流、電機轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩波形。 電流調(diào)節(jié)器子模塊 速度調(diào)節(jié)器子模塊 ASR子模塊采用比例積分控制器完成。用戶可以從高級查看模型，然后雙擊模塊來查看下一級中更加詳細的內(nèi)容。此外，異步電動機在進行變頻調(diào)速時，隨著頻率的改變，實時控制、調(diào)節(jié)電流的轉(zhuǎn)矩分量，因此電流和頻率動態(tài)協(xié)調(diào)的關(guān)系也應該是矢量控制時必須遵循的基本原則。 按轉(zhuǎn)子磁場定向的物理模型電壓方程，由于軸取向于轉(zhuǎn)子全磁鏈軸，軸垂直與軸，因而使得在軸式的分量為零，表明了轉(zhuǎn)子全磁鏈唯一的由軸繞組中的電流所產(chǎn)生，即定子電流矢量在軸上的分量式純勵磁電流分量，在軸上的分量是純轉(zhuǎn)矩電流分量。軸與之間夾角用表示。電力拖動系統(tǒng)運動方程作用在電動機軸上的轉(zhuǎn)矩與電動機速度變化之間的關(guān)系可以用運動方程來表達，一般情況下，電氣傳動系統(tǒng)的運動方程為 （）式中，—負載阻力矩，—機組的轉(zhuǎn)動慣量，—轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)電角速度，—旋轉(zhuǎn)阻尼系數(shù)，—扭轉(zhuǎn)彈性轉(zhuǎn)矩系數(shù)。圖中，定子三相繞組軸線、在空間是固定的，故定義為三相靜止坐標系。因此,應當在保證濾波效果的前提條件下,盡量提高濾波器的截止頻率。正確選用IGBT有兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié):一是開關(guān)器件關(guān)斷時,在任何被要求的過載條件下,集電極峰值電流都必須處于開關(guān)安全工作區(qū)的規(guī)定之內(nèi)(即小于額定電流的兩倍)；二是IGBT工作時的內(nèi)部結(jié)點溫度必須始終保持在150℃以下(包括過載情況)。F/的電容。選用整流管組成三相整流橋，對三相交流電進行全波整流。另外，電機參數(shù)的時變對直接轉(zhuǎn)矩控制也有影響[11]。但是，由于是轉(zhuǎn)速開環(huán)控制方式，其調(diào)速精度和動態(tài)響應特性并不是十分理想。的三角載波對基波電壓進行調(diào)制,A、B、C各相基波調(diào)制所得的5個信號,分別控制該相的5個功率單元,每相經(jīng)疊加后可得到具有11級階梯電平的相電壓、21級階梯電平的線電壓,相當于30脈沖變頻。如果要求更高, 整流電路還可以采用24脈沖, 此時整流變壓器次級需4個繞組, 整流橋需4個串聯(lián)。：交直交變頻器是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再直流變換成頻率電壓可調(diào)的交流，又稱間接變頻器，交直交變頻器是目前廣泛應用的通用變頻器。同時,IGBT智能化模塊(IGBT一IPM)及智能化變頻器將會有很大的發(fā)展。并在此基礎上應用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了按轉(zhuǎn)子磁場定向的異步電動機矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，并對其性能進行了仿真分析。60年代SCR(晶閘管)問世,70年代晶閘管變頻器開始逐步取代變頻機組,進入了電力電子變頻技術(shù)時代,使變頻技術(shù)有了新的發(fā)展。 變頻調(diào)速系統(tǒng)的類型及其主電路結(jié)構(gòu) 變頻器最早的形式是用旋轉(zhuǎn)發(fā)電機組作為可變頻率電源，供給交流電動機。使用時應該明確: 當電動機的功率≤200kW 時,380～500V的低壓電源可以直接進入主電路的整流環(huán)節(jié)；當電動機的功率200kW 時,為減少輸電線路上的損耗,我國設計規(guī)范規(guī)定:宜采用高壓供電,此時應在高壓電源與低壓變頻器之間裝設降壓變壓器[5]。圖中左邊的隔離變壓器次級繞組的個數(shù)與三相功率單元個數(shù)相等, 每個繞組給各自的功率單元供電。1和0[7]。目前，實用中較多采用后者，由于其沒有實現(xiàn)直接磁鏈的閉環(huán)控制，無需檢測出轉(zhuǎn)子磁鏈，因而容易實現(xiàn)。（4）直流濾波電路：整流部分和逆變部分的中間環(huán)節(jié)，起到穩(wěn)定電壓的作用。當把整流橋的可控器件換為二極管時,即不控整流時,ɑ=0,則三相不控整流的輸出直流電壓為 () 實際應用中,由于直流側(cè)電解電容的穩(wěn)壓作用,當變頻電源空載時,直流側(cè)電壓的值基本維持在左右。組合式三相逆變器由3個單相逆變器星形聯(lián)結(jié)構(gòu)成,能同時實現(xiàn)單相和三相四線制供電。： （A）L型 （B)型 濾波器結(jié)構(gòu) 其中L型濾波器形式簡單,應用也較廣,故本系統(tǒng)采用此種設計。再考慮異步電動機是三相的，所以異步電動機的動態(tài)數(shù)學模型是一個多輸入、多輸出(多變量)的系統(tǒng)，而電壓(電流)、頻率、磁通、轉(zhuǎn)速之間又相互影響，所以它是一個強耦合的多變量系統(tǒng)。由于三相繞組的軸線在空間的相位差是120176。 三相定子繞組和兩相定子繞組中磁動勢的空間矢量位置關(guān)系計算并整理后得 （） （）用矩陣表示為 （）根據(jù)變換前后功率不變的原則，得到匝數(shù)比為 （）代入式（），得 （）式中，表示從三相坐標系到兩相坐標系的變換矩陣 （）如果要從兩相坐標系變換到三相坐標系，可以利用增廣矩陣的方法，把擴成方陣，求其逆矩陣后，除去增加的一列，即得 （）如果三相繞組是Y形聯(lián)結(jié)不帶零線，則有，或。具體的變換過程比較復雜，變換后得到的數(shù)學模型如下:電壓方程 （）式中，—坐標系定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感，—dq坐標系定子等效兩相繞組的自感，—dq坐標系轉(zhuǎn)子等效兩相繞組的自感。)是兩個匝數(shù)相等且互相垂直的和繞組，它們與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)，繞組的軸線與三相合成磁場方向平行，繞組的軸線則與之垂直，繞組中分別通以直流電流和，產(chǎn)生的磁場與三相合成磁場等效，則與合成旋轉(zhuǎn)磁場平行的電流分量相當于電動機的勵磁電流分量，用它來產(chǎn)生電動機的磁場，與垂直的分量相當于電動機的電流分量。由式（）的第1，2行，和式（）、（）、（）可得 （） （）式中，為漏磁系數(shù)為轉(zhuǎn)子時間常數(shù)電壓型PWM逆變器控制需要系統(tǒng)提供三相的電壓信號，需要將系統(tǒng)給定的電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺S系的電壓和電流具有復雜的關(guān)系，這就需要加上電壓變換器，將給定的電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳碾妷盒盘枴?計算子模塊 此子模塊的作用是計算定子電流在d、q坐標系下的q分量的給定值。Calculation模塊的作用是根據(jù)定子電流的勵磁分量計算轉(zhuǎn)子磁通Phir。變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎技術(shù)和節(jié)能技術(shù),己經(jīng)滲透到經(jīng)濟領(lǐng)域的所有技術(shù)部門中,因此高性能、低能耗的變頻調(diào)速系統(tǒng)對國民經(jīng)濟的發(fā)展起到相當大的作用,它也是整個電力傳動研究的發(fā)展方向。隨著電力電子器件以及微電子器件、特別是微型計算機和大規(guī)模集成電路的發(fā)展,再加上現(xiàn)代控制理論的向電氣傳動領(lǐng)域的滲透,各種新型控制策略正不斷涌現(xiàn),交流電機控制技術(shù)展現(xiàn)出更為廣闊的前景。將逆變器直流電源Vdc設為780V。 DQABC子模塊 轉(zhuǎn)子磁鏈位置角計算子模塊 該子模塊用于是計算轉(zhuǎn)子磁鏈位置θ角，也就是M軸的位置角。第五章 系統(tǒng)仿真建模與分析 MATLAB/SIMULINK簡介MATLAB的TOOLBOX工具箱與SIMULINK仿真工具，為控制系統(tǒng)的計算仿真提供了一個有力的工具，使控制系統(tǒng)的計算與仿真的傳統(tǒng)方法發(fā)生了革命性的改變。這樣c)中的繞組與a)、b)中的繞組等效。磁鏈方程，其磁鏈方程為 （）由于變換到dq坐標系上以后，定子和轉(zhuǎn)子等效繞組都落在兩根軸上，而且兩軸相互垂直，它們之間沒有互感的耦合關(guān)系，互感磁鏈只在同軸繞組之間存在，因此式中每個磁鏈分量只剩下兩項了。 兩相靜止/兩相同步旋轉(zhuǎn)的坐標變換（2S/2R）在兩相靜止坐標系上的兩相交流繞組、和在同步旋轉(zhuǎn)坐標系上的兩個直流繞組、之間的變換屬于矢量變換。將式（）~（）都代入式（），即可得到完整的磁鏈方程，顯然這個矩陣方程是比較復雜的，為了方便起見，可以將它寫成分塊矩陣的形式 （）式中，定子磁鏈 , 轉(zhuǎn)子磁鏈 ,定子電流 ,轉(zhuǎn)子電流 。最后，由于異步電動機定、轉(zhuǎn)子三相繞組中的電流產(chǎn)生的磁通存在電磁慣性，轉(zhuǎn)速的變化存在機械慣性等因素，所以異步電動機的數(shù)學模型是一個高階系統(tǒng)[16]。濾波電路應具有較低的輸出阻抗,以減小負載變化時對濾波器濾波效果的影響。但是這種電結(jié)構(gòu)的元器件數(shù)多，成本高[13]。 ()(3) 直流電流平均值 () 整流電路元件選取需要從電流定額和電壓耐量兩個方面考慮。（6）制動電