【導(dǎo)讀】而實現(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。本文針對異步電動機(jī)。磁鏈閉環(huán)矢量控制進(jìn)行研究和探索。通過空間矢量的坐標(biāo)變換，對系統(tǒng)進(jìn)行建模，并對控制系統(tǒng)進(jìn)行了MATLAB/Simulink仿真分析。調(diào)速系統(tǒng)是以直流電動機(jī)作為控制對象的電力傳動自控系統(tǒng)。但是，由于直流電動機(jī)本身結(jié)構(gòu)上存在機(jī)械式換向器和電刷這一致命弱點(diǎn)，這樣導(dǎo)致直流調(diào)速系統(tǒng)的維護(hù)工作量大，運(yùn)行成本高，同時由于定。期的停機(jī)檢修也造成了生產(chǎn)效率的下降。修、使用環(huán)境及結(jié)構(gòu)發(fā)展不受限制等優(yōu)點(diǎn)。因為直流調(diào)速系統(tǒng)具有啟制動性能良好，調(diào)速范圍廣，調(diào)速精度高，對于直流電機(jī)而言，只需要改變電機(jī)的輸入電壓。因此直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)比較容易獲。因為換向器的機(jī)械強(qiáng)度不高，電刷易磨損，需要經(jīng)常。由于換向器的換向問題的存在，對調(diào)速系統(tǒng)容量和最高速度有限制。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。而交流電動機(jī)，特別是鼠籠型交流異步電動機(jī)，由于它結(jié)構(gòu)簡單，制造

　　

【正文】 圖 2s/2r 變換仿真模型 圖 2s/2r 逆變換仿真模型 （ 2）轉(zhuǎn)子磁鏈模塊 在設(shè)計系統(tǒng)中，用到了坐標(biāo) 變換的基礎(chǔ)是轉(zhuǎn)子磁鏈的準(zhǔn)確觀測，沒有它就不能進(jìn)行 2s/2r 變換及逆變換，而且轉(zhuǎn)子磁鏈還關(guān)系到能否實現(xiàn)磁場的定向磁鏈的閉環(huán)控制。本人采用的是轉(zhuǎn)子磁鏈的電流模型。如圖 所示 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 圖 轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型 （ 3）異步電動機(jī)仿真模型 異步電動機(jī)仿真模塊如圖 圖 異步電動機(jī)仿真模型 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 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量系統(tǒng)仿真模型 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)的電氣原理如圖 15 所示。在圖中，主電路采用了電流滯環(huán)控制型逆變器。在控制電路中，在轉(zhuǎn)速環(huán)后增加了轉(zhuǎn)矩控制內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出是轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器 ATR 的給定 ?eT ，而轉(zhuǎn)矩的反饋信號 eT ，則通過矢量控制方程計算得到，電流中的磁鏈調(diào)節(jié)器用于電動機(jī)定子磁鏈的控制，并設(shè)置了電流變換和磁鏈觀測環(huán)節(jié)。 ATR和 ApsiR 的輸出分別是定子電流的轉(zhuǎn)矩分量 ?sti 和勵磁分量 ?smi 。 ?sti 和 ?smi 經(jīng)過 2r/3s 變換后得到三相定子電流的給定值 ??? sCsBsA iii , ，并通過電流滯環(huán)控制 PWM 逆變器控制電動機(jī)定子的三相電流。 圖 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)電氣原理圖 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型如圖 16 所示。其中直流電源 DC、逆變器、電動機(jī)和電動機(jī)測量模塊組成了模型的住店離開，逆變器的驅(qū)動信號由滯環(huán)脈沖發(fā)生器模塊產(chǎn)生。三個調(diào)節(jié)器 ASR、 ATR、 AΨ R 均是帶輸出限幅的 PI調(diào)節(jié)器。轉(zhuǎn)子磁鏈觀測使用兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的磁鏈模型。 四、異步電動機(jī)矢量控系統(tǒng)的仿真及結(jié)果分析 各模塊參數(shù)設(shè)置 在完成模型建立后，根據(jù)得到的各波形圖的顯示，經(jīng)過反復(fù)的對各個模塊參數(shù)調(diào)試和更改，得到以下個模塊的相對標(biāo)準(zhǔn)的 參數(shù)。 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 （ 1） 電動機(jī)參數(shù) 表 41 電動機(jī)參數(shù) Pn (VA) Vn (Vrms) fn (Hz) Rs (ohm) Lls (H) np 3730 460 50 2 Rr (ohm) Llr (H) Lm (H) J (39。2) F () （ 2） 各調(diào)節(jié)器參數(shù) 表 42 各調(diào)節(jié)器參數(shù) 調(diào)節(jié)器 比例放大器 G1放大倍數(shù) 積分放大器 G2放大倍數(shù) 積分器限幅 調(diào)節(jié)器輸出限幅 上限 下限 上限 下 限 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR 80 80 150 150 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器ATR 12 60 60 200 200 磁鏈調(diào)節(jié)器 AΨ R 100 15 15 13 13 （ 3） 各給定參數(shù) 表 43 各給定參數(shù) ?n 0i ?psir 100 0 10 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 仿真結(jié)果 (1) 定子磁鏈軌跡 圖 17 （ 2）三相電流給定波形 圖 18 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 （ 3）轉(zhuǎn)速響應(yīng) 圖 19 （ 4）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 輸出 圖 20 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 （ 5）輸出轉(zhuǎn)矩軌跡 圖 21 （ 6）兩相調(diào)制信號 圖 22 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 （ 7）轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器 ATR 輸出 仿真結(jié)果分析 在仿真結(jié)果中可以看到，在矢量控制下轉(zhuǎn)速上升平穩(wěn)，加載后略有下降但隨即恢復(fù)，在 時達(dá)到給定轉(zhuǎn)速時和 1s 加載時，系統(tǒng)調(diào)節(jié)器和電流、轉(zhuǎn)矩都有相應(yīng)的響應(yīng)。由于 ATR 和 AΨR 都是帶限幅的 PI 調(diào)節(jié)器，在起 動中兩個調(diào)節(jié)器都處于飽和限幅專題，因此定子電流的轉(zhuǎn)矩和勵磁分量都保持不變，定子電流的給定值也不變，所以在起動過程中定子電流基本保持不變，實現(xiàn)了恒流起動。帶磁鏈調(diào)節(jié)器后，在起動階段，磁場得建立過程比較平滑，磁鏈呈螺旋增加，同時電動機(jī)轉(zhuǎn)矩也不斷上升，整個系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)快，穩(wěn)態(tài)精度高。輸出轉(zhuǎn)矩在空載起動時，上升很快，在 是達(dá)到穩(wěn)定，在 1s 加載時，略有上升但很快也達(dá)到穩(wěn)定。 由以上的仿真結(jié)果并結(jié)合系統(tǒng)矢量控制結(jié)構(gòu)框圖組合各個模塊及搭建的整 個系統(tǒng)的仿真模型可以看出，本論文所涉及的控制方法是可以實現(xiàn)的 。上面所示的仿真結(jié)果，驗證了論文所述的設(shè)計思想基本能達(dá)到設(shè)想，使得異步交流電機(jī)接近直流電機(jī)特性，控制系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能，在實際的應(yīng)用中可以有良好的一前景。 五、總結(jié) 本課題詳細(xì)介紹了異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)的原理，利用 MATLAB 語言中的 SIMULINK 模塊和電力系統(tǒng)模塊庫 (Power System Blockset)建立了異步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型。 現(xiàn)將所做的研究結(jié)果總結(jié)如下： 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 通過對矢量控制基本原理進(jìn)行的分析和闡述，在對不同的坐標(biāo)系變換算法進(jìn)行解釋的同時也建立了異步電動機(jī)在不同的坐標(biāo)系 下的數(shù)學(xué)模型。 在介紹了矢量控制方法的磁場方向原理轉(zhuǎn)子磁鏈計算方法后，給出了按轉(zhuǎn)子磁場定向的異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)，并給出了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器的設(shè)計。 詳細(xì)地分析了磁鏈調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的工作原理，并設(shè)計了磁鏈調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。 參考文獻(xiàn) [1] 陳伯時 . 電力拖動自動控制系統(tǒng) 運(yùn)動控制系統(tǒng)（第三版） .機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [2] 洪乃剛 電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [3] 顧繩谷 .電機(jī)及拖動基礎(chǔ)上 （第四版） .機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [4] 顧繩谷 .電機(jī)及拖動基礎(chǔ)下 （第四版） .機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [5] 張儉英 .異步電動機(jī)自適應(yīng)矢量控制系統(tǒng)的研究及仿真， 2021. [6] 王正林，陳國順 . MATLAB/Simulink 與控制系統(tǒng)仿真 電子工業(yè)出版社， 2021 [7] 葉斌 電力電子應(yīng)用技術(shù)，清華大學(xué)出版社， 2021 [8] 李華德 .電力拖動控制系統(tǒng) .電子工業(yè)出版出版社， 2021. [9] 郭慶鼎，王成元 .異步電動機(jī)的矢量變換控制原理及應(yīng)用 .遼寧人民出版社，1988. [10]黃俊 .電力電子變流技術(shù) ，北京 :第三版 .機(jī)械工業(yè)出版社 , 一 220 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 [11]周淵深 .交直流調(diào)速系統(tǒng)與 MATLAB 仿真 .北京 :中國電力出版社， 一 272 [12]王維平 .現(xiàn)代電力電子技術(shù)與應(yīng)用 .南京 :東南大學(xué)出版社 , 一 120 [13] 楊耕，羅應(yīng)立等 . 電機(jī)與運(yùn)動控制系統(tǒng) 清華大學(xué)出版社， 2021 [14] 王離九 . 電力拖動自動控制系統(tǒng) . 華中理工大學(xué)出版社， 1991 致謝 大學(xué)生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實，當(dāng)我寫完這篇畢業(yè)設(shè)計說明書的時候，有種如釋重負(fù)的感 覺，感慨良多。 首先誠摯的感謝我的論文導(dǎo)師張必蘭老師，本設(shè)計的完成是在我們的張老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。在每次設(shè)計遇到問題時老師都不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計順利的進(jìn)行。從設(shè)計的資料搜集到最后的修改的整個過程中，花費(fèi)了張老師很多的寶貴時間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！ 同時還要感謝和我同一設(shè)計小組的同學(xué)，在我平時設(shè)計中和我一起探討問題，并指出我設(shè)計上的誤區(qū)，使我能及時的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計順利的進(jìn)行下去，在此表示深深的謝意。