【正文】 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 （）或寫做 （）式中 ，是轉子電磁時間常數(shù)式（）表明，與之間的動態(tài)關系是一階慣性環(huán)節(jié)，即當定子電流勵磁分量突變而引起轉子磁鏈變換時，會在轉子中感生轉子電流勵磁分量阻止的變化，使只能按轉子時間常數(shù)的指數(shù)規(guī)律變化，它還表明轉子磁鏈只由產(chǎn)生，與定子電流的轉矩分量無關，它還表明穩(wěn)態(tài)時，=常數(shù)。由（）得 （）此式說明，跟隨立即變化。這時因為在軸式不存在轉子磁通，所以無慣性。電磁轉矩方程同（），即 （）此式表明，當不變時，定子電流轉矩分量的變化會引起電磁轉矩成正比地改變，沒有任何滯后。頻率控制與電路協(xié)調(diào)控制的問題可由式（）第4行和式（）得 （）將式（）代入式（）得 （）式（）說明，當恒定時，矢量控制系統(tǒng)的轉差頻率在動態(tài)中也能與轉矩成正比。由式（）的第1，2行，和式（）、（）、（）可得 （） （）式中，為漏磁系數(shù)為轉子時間常數(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)給定的電流信號轉變?yōu)殡妷盒盘?，而軸系的電壓和電流具有復雜的關系，這就需要加上電壓變換器，將給定的電流信號轉變?yōu)橄鄳碾妷盒盘?。將式（）的?，2行變?yōu)? （） （）式中 （）式（）代入式（）得 （）整理后得到 （）同樣地,可以得到 （）式（）和（）的右邊第二部分可根據(jù)輸入信號得到相應的值，由于是根據(jù)模型計算的數(shù)據(jù)，因而表示的是系統(tǒng)當前的狀態(tài)，為得到三相電壓信號需要對右邊的式子進行調(diào)節(jié)，將右邊第一式作為調(diào)節(jié)器的輸出。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。SIMULINK是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包。它為用戶提供了用方框圖進行建模的圖形接口，它比傳統(tǒng)的仿真軟件包具有更加直觀、方便、靈活等優(yōu)點。SIMULINK允許用戶自己定制和創(chuàng)建模塊。用SIMULINK創(chuàng)建的模塊是分層的，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結構來創(chuàng)建更加復雜的控制系統(tǒng)模型。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。這種方法使得用戶可以深入地理解模型的組織結構和各部分是如何相互作用。在建立模型結構后，就可以啟動仿真功能來分析系統(tǒng)的動態(tài)特性。由于MATALB和SIMULINK是集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改。 仿真模型的建立此次設計選擇轉差頻率矢量控制作為設計方案。用MATLAB/SIMULINK軟件平臺建立系統(tǒng)仿真模型，進行系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能分析。 矢量控制交流變頻調(diào)速系統(tǒng)組成原理圖首先將角速度指令和的偏差信號送至速度調(diào)節(jié)器，速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉矩給定指令值；計算出轉矩電流給定值；由磁通給定值算出勵磁電流給定值；其中和則由電機實際電流經(jīng)過坐標變換得到，d、q軸電流、通過電流模型法算出。給定電流值、經(jīng)過坐標反變換得到定子三相電流指定值、。在電流調(diào)節(jié)部分，由電流給定指令值和實時檢測所得到的三相電流實際值的偏差信號送至電流調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器的輸出即為IGBT逆變器的控制信號，這樣就得到了異步電機變頻調(diào)速矢量控制系統(tǒng)。 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。 子模塊 DQABC坐標變換子模塊 DQABC子模塊是根據(jù)定子電流在d、q坐標系下的分量，經(jīng)過旋轉變換得出電動機定子的三相繞組電流的給定值（2/3變換）。 DQABC子模塊 轉子磁鏈位置角計算子模塊 該子模塊用于是計算轉子磁鏈位置θ角，也就是M軸的位置角。 Teta Calculation子模塊 輸出Teta即為電角度，轉子頻率和轉子的機械速度之和。 ABCDQ子模塊ABCDQ子模塊完成從ABC三相定子坐標系到d、q坐標系的變換（3/2變換），在這個模塊中，根據(jù)定子電流在ABC三相定子坐標系下的分量，經(jīng)過旋轉變換，得出電動機定子電流在d、q坐標系下的轉矩分量和勵磁分量。 ABCDQ子模塊 電流調(diào)節(jié)器子模塊電流調(diào)節(jié)器子模塊。其中，滯環(huán)寬度設為20。 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。這里Kp設為13，Ki為26，轉矩限幅為300。 速度調(diào)節(jié)器子模塊根據(jù)上述建立的模型，在Matlab／simulink環(huán)境下建立異步電機矢量控制系統(tǒng)仿真模型。 系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器（ASR）的輸出信號是轉矩給定。在Calculation模塊中，根據(jù)轉矩給定和轉子磁通Phir來計算得出定子電流的轉矩分量，顯然是給定值。DQABC模塊完成從d，q坐標系到ABC三相定子坐標系的變換，在這個模塊中，根據(jù)定子電流在d，q坐標系中的分量，經(jīng)過旋轉變換，得出電動機定子的三相繞組電流的給定值。在ACR（電流調(diào)節(jié)器）模塊中采用是滯環(huán)控制原理來實現(xiàn)電流的調(diào)節(jié)，使得實際電流隨跟定電流的變化。Teta Calculation模塊的作用是計算θ角，也就是d軸的位置。DQABC環(huán)節(jié)的作用是根據(jù)θ角，將實際的電動機定子電流變換得到d，q坐標系中的分量Id和Iq。Calculation模塊的作用是根據(jù)定子電流的勵磁分量計算轉子磁通Phir。 異步電機矢量控制系統(tǒng)仿真模型 系統(tǒng)仿真分析設置異步電機參數(shù)如下：線電壓380V；額定頻率50Hz；；；；；定；極對數(shù)為4。將逆變器直流電源Vdc設為780V。仿真方法選擇為fixedstep（固定步長）。速度調(diào)節(jié)器中Kp設為13，Ki為26，轉矩限幅為300。電流調(diào)節(jié)器的滯環(huán)寬度設為20。仿真時間設為0～，采樣時間。，圖中從上至下依次為電機定子電壓、定子電流、電機轉速、電磁轉矩波形。，定子電流的峰值可達到450A，在恒轉矩啟動階段，定子電流基本保持在約為150A。在恒轉矩段，轉矩保持在極限值300N﹒m，這個極限值是在速度調(diào)節(jié)器參數(shù)表中設定的。，穩(wěn)態(tài)轉子角速度為120rad/s。 系統(tǒng)仿真曲線 總結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。在查閱大量文獻的基礎上建立了交流電動機矢量控制系統(tǒng)的仿真模型，通過在MATLAB軟件中應用SIMULINK仿真工具進行的仿真實驗驗證了模型的正確性。仿真實驗結果表明了所建立系統(tǒng)的正確性、有效性以及給系統(tǒng)仿真帶來方便條件。系統(tǒng)仿真表明，適當選取調(diào)節(jié)器參數(shù)和合適的仿真參數(shù)，可使該系統(tǒng)得到良好的動態(tài)性能，系統(tǒng)的動態(tài)響應快，超調(diào)量小，抗干擾能力強，對給定值具有良好的動態(tài)跟蹤能力，控制系統(tǒng)的各個部分協(xié)調(diào)運行，實現(xiàn)了優(yōu)化，獲得了較好的調(diào)速性能。在本課題中,整個控制系統(tǒng)中的電流模型和磁鏈模型是很關鍵的一個環(huán)節(jié),想要設定精確的電流模型和磁鏈模型,有待于進一步的探討和研究。變頻調(diào)速技術作為高新技術、基礎技術和節(jié)能技術,己經(jīng)滲透到經(jīng)濟領域的所有技術部門中,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。矢量控制作為先進控制策略之一,以其高控制性能,正在逐漸的被人們所接受、采用,相信在不久的將來,有越來越多的人會使用。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),交流電機控制技術展現(xiàn)出更為廣闊的前景。致 謝在此論文完成時，我首先要特別感謝我的導師文小玲，在這一學期的畢業(yè)設計中她給予我很大的幫助。這篇論文是在文老師的精心指導下進行的，從論文的選題，設計過程，到最后的撰寫，傾注了文老師的心血，使我順利地完成了論文，更培養(yǎng)了我開展科研的能力。在整個設計過程中，導師給了我很多寶貴的意見和方法，并指導我怎么進行一個課題的研究。對擔任我這一組、參加評審工作和答辯的全體老師表示誠摯的謝意。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。特別感謝我的父母和親人，感謝他們多年來在精神和物質上對我的支持和鼓勵，使我不斷克服困難前進。參考文獻[1] 陳伯時等．交流調(diào)速系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998.[2] 李華德．交流調(diào)速控制系統(tǒng)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2003.[3] 許大中．交流電機調(diào)速理論[M]．浙江：浙江大學出版社，1991.[4] 程善美，姜向龍，孫文煥等．SIMULINK環(huán)境下空間矢量PWM的仿真[J]．電氣自動化，2002，24（3）：38—41.[5] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2003年1月.[6] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2002年9月.[7] [M].北京:機械工業(yè)出版社,2003年7月.[8] [D].南京:東南大學碩士學位論文,2004.[9] [D].濟南:山東大學碩士學位論文,2000.[10][D].內(nèi)蒙古工業(yè)大學碩士學位論 文,2005.[11]茍加志，[J].渝州大學學報(自然科學版),2001,30(3)：7275.[12][D].廣東:工業(yè)大學碩士學位論 文，2004.[13][J].能源技術,2002,20(2)：5265.[14][D].濟南:山東大學碩士學位論 文,2000.[15]張劍杰,[J].礦山機械,2004,10(6)：8295.[16]洪乃剛．電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的MATLAB仿真[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2006.[17]謝高路．變頻調(diào)速異步電機設計及其SPWM逆變器控制系統(tǒng)的研究[D]．昆明：理工大學碩士學位論文，2002.[18]劉國光．一種異步電動機SPWM變頻調(diào)速的新方案．機械工程與自動化[J]，2005 （2）：6570.[19]張武榮．異步電機矢量控制研究[D]．沈陽工業(yè)大學碩士學位論文，2007，01：110.[20]R. Kennel,E. E. Elkholy,Improved direct torque control for induction motor drives with rapid prototyping system[J].Energy Conversion and Management 47(2006):19992010.[21] Wang,Performance improvement of a fieldoriented induction motor driver via control[J]. Electric machines and power Systems,27:93105,1999.43