【正文】 LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL?????? () 或?qū)懗? Li?? () 式中 L 是 6 6 階的電感矩陣，其中對角線元素 AAL 、 BBL 、 CCL 、 aaL 、 bbL 、 ccL是各相關(guān)繞組的自感，其余各項則是繞組間的互感。規(guī)定各繞組電壓、電流、磁鏈的正方向符合電動機慣例和右手螺旋定則。設 A 軸為參考坐標軸，轉(zhuǎn)子以 ? 速度旋 轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組軸線為 a 、 b 、 c 隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。這樣，實際電動機就被等效為圖 示的三相異步電動機的物理模型。定子 A 、 B 、 C 及三相轉(zhuǎn)子繞組 a 、 b 、 c 在空間對稱分布； 忽略磁路飽和，各繞組的自感和互感都是恒定的； 忽略鐵心損耗； 湖南人文科技學院畢業(yè)論文 6 不考慮溫度和頻率的變化對電機參數(shù)的影響。 在研究異步電動機的多變量數(shù)學模型時，常做如下假設 [5]： 忽略空間諧波，設三相繞組對稱 (在空間互差 120176。其次，異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是磁通和電流相互作用產(chǎn)生的，旋轉(zhuǎn)感應電動勢是轉(zhuǎn)速和磁通相互作用產(chǎn)生的，因此，在數(shù)學模型中會含有兩個變量的乘積項，再考慮磁飽和的因素，所以異步電動機的數(shù)學模型是一個非線性的系統(tǒng)。而在輸出變量中，除轉(zhuǎn)速以外，由于在調(diào)速過程中必須保持磁通為恒定，所以磁通也是一個控制量，而且是一個獨立的輸出量。 異步電動機在三相坐標系上的數(shù)學模型和性質(zhì) 異步電動機在三相坐標系上的數(shù)學模型 異步電動機是一個高階、非線性和強耦合的多變量系統(tǒng)。 湖南人文科技學院畢業(yè)論文 5 第二章 異步電動機的多變量數(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。 研究內(nèi)容 本課題 用 MATLAB/SIMULINK 軟件 搭建數(shù)學模型 仿真實現(xiàn) SVPWM 變頻調(diào)速矢量控制系統(tǒng)的仿真： 湖南人文科技學院畢業(yè)論文 4 從矢量控制的思想出發(fā) ,在坐標系和矢量控制技術(shù)的基礎上 ,針對多變量、非線性、強耦合的異步電動機系統(tǒng)，使用按轉(zhuǎn)子磁場定向的方法來建立系統(tǒng)的數(shù)學模型。轉(zhuǎn)速精度約等于 %，轉(zhuǎn)速響應也較快。針對不同的應用場合，矢量控制系統(tǒng)可以分為帶速度反饋的控制系統(tǒng)和不帶速度反饋的控制系統(tǒng)。尤其是在低速區(qū)域由于定子電阻的壓降不容 忽視而使電壓調(diào)整比較困難，不能得到較大的調(diào)速范圍和較高的調(diào)速精度。該控制方案結(jié)構(gòu)簡單，通過調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓實現(xiàn)電機的速度調(diào)節(jié)，根據(jù)電機參數(shù)，設定 V/F 曲線，其可靠性高?？傊?，交流調(diào)速技術(shù)的應用有著廣闊的前景，隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，交流調(diào)速逐步代替直流調(diào)速的時代己經(jīng)到來 [3]。諸如交流電動機的串級調(diào)速、各類型的變頻調(diào)速、無換向電動機調(diào)速，特別是矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的應用，使得交流調(diào)速逐步具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度、湖南人文科技學院畢業(yè)論文 3 快動態(tài)響應等良好的技術(shù)性能。如今交流調(diào)速領(lǐng)域相當活躍，新技術(shù)層出不窮。在 60 年代大功率半導體變頻裝置的問世開創(chuàng)了電力電子技術(shù)發(fā)展的新時代，這種半導體電力電子器件具有體積小、價格低、堅固耐用、性能良好等優(yōu)點，通過使用它可以連續(xù)地改變電源頻率，十分理想地實現(xiàn)交流電動機的無級調(diào)速，從而使交流電機調(diào)速技術(shù)飛躍發(fā)展。此外還可以依靠改變定子電壓 (改變電源電壓或定子串阻抗 )， 或繞線型電動機轉(zhuǎn)子串電阻，或帶有轉(zhuǎn)差離合器的異步電機調(diào)節(jié)勵磁電流都可實現(xiàn)變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。后來在50 年代異步電動機定子串飽和電抗器的調(diào)速方法也有了一定的發(fā)展。早在 19 世紀 30 年代，國外就開始研究各種交流電機變速傳動。由于它結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、價格低廉而且堅固耐用，慣量小，便于維修，適用于惡劣環(huán)境等特點，使其在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了極廣泛的應用。但是，在直流電氣傳動系統(tǒng)中， 由于直流電動機本身在結(jié)構(gòu)上存在嚴重的問題，它的機械接觸換向器不但結(jié)構(gòu)復雜，湖南人文科技學院畢業(yè)論文 2 制造費時，價格昂貴，而且在運行中容易產(chǎn)生火花，特別是由于換向器強度不高等問題的存在，直流電動機無法做成高速大容量的機組；此外由于電刷易于摩擦等問題存在，在運行中需要有經(jīng)常性的維護檢修，以上這些缺陷就造成了直流電氣傳動不盡理想。在上世紀 80年代以前，直流傳動是唯一的電氣傳動方式。如果根據(jù)原動機來分類，那么原動機是直流電動機的系統(tǒng)稱之為直流電氣傳動系統(tǒng)；反之原動機是交流電動機的系統(tǒng)，則稱之為交流電氣傳動系統(tǒng)。 電氣傳動是現(xiàn)代最主要的機電能量變換形式之一。60 年代 至今，電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展 [1]，使交流調(diào)速性能可以與直流調(diào)速相媲美。交流電動機以其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行可靠，可以以更高的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，可用于惡劣環(huán)境等優(yōu)點得到了廣泛的運用，但交流電動機的調(diào)速比較困難。 論文在分析異步電機結(jié)構(gòu)及特點基礎上， 先對矢量控制技術(shù)進行詳細的分析和推導，然后 運用空間電壓矢量技術(shù) (SVPWM)， 對空間電壓矢量脈寬調(diào)制技術(shù)(SVPWM)的基本原理進行詳細的分析和推導，并將 SVPWM 對比 PWM 和 SPWM各自的特點，最后介紹了 SVPWM的基本原理及其傳統(tǒng)的實現(xiàn)算法 ,并 通過 SVPWM的 算法構(gòu)建了 Matlab/Simulink 仿真模型 ,仿真結(jié)果驗證了該算法的正確 性和可行性。交流調(diào)速取代 了 直流調(diào)速，計算機數(shù)字控制取代 了 模擬控制己成為發(fā)展趨勢。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 作者簽名： 日 期： 湖南人文科技學院畢業(yè)論文 3 湖南人文科技學院本科畢業(yè)論文誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文，是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本研究提供 過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 學科分類號： 08 湖南人文科技學院 本科生畢業(yè)論文 題 目 ： 異步電動機矢量控制技術(shù)的研究 湖南人文科技學院畢業(yè)論文 2 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為 目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。 作者簽名： 二 0一 年 月 日 湖南人文科技學院畢業(yè)論文 I 異步電動機矢量控制技術(shù)的研究 摘要： 現(xiàn)代電力電子技術(shù) 和 計算機控制技術(shù)的 快 速發(fā)展，促進了電氣傳動的技術(shù)革命。 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (Space Vector Pulse Width Modulation，簡稱 SVPWM)控制技術(shù)則是一種優(yōu)化了的 PWM控制技術(shù)， 和傳統(tǒng)的 PWM法相比，不但具有直流利用率高 (比傳統(tǒng)的 SPWM法提高了約 15%)，輸出諧波少，控制方法簡單等優(yōu)點，而且易于實現(xiàn)數(shù)字化。 關(guān)鍵詞 ： 矢量控制 ； 空間電壓矢量 ； Matlab/SIMULINK 仿真 湖南人文科技學院畢業(yè)論文 II Research on asynchronous motor vector control technology Abstract ： With the development of modern power electronics and control technology based on puter, the technical revoluti on of electrical drive is is a trend that AC drive replaces DC drive and puteraided digital control takes the place of traditional analog pulse width modulation (SVPWM)is a kind of superiorized PWM control technique: achieving the effective utilization of the DC supply voltage(pared with the traditional SPWM, reduced by %), having little harmonic output and the easy control method, furthermore easy to realize the digitization. The anization and characteristic of asynchronous motor was vector control technology to conduct a detailed analysis and derivation,Then,Using the Space Vector Pulse Width Modulation(SVPWM) as the control algorithm,And the SVPWM contrast PWM and SPWM their own characteristics,Finally, the basic principle of SVPWM and the traditional algorithm are introduced, and constructing Matlab/Simulink simulation model by SVPWM algorithm .In the end, the simulation on results verifies the correctness and feasibility of the algorithm. Key words： vector control system； SVPWM； Matlab/Simulink 湖南人文科技學院畢業(yè)論文 III 目 錄 第一章 緒 論 ........................................................................................................................... 1 現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展 ......................................................................................... 1 矢量控制 ....................................................................................................................... 3 研究內(nèi)容 ....................................................................................................................... 3 第二章 異步電動機的多變量數(shù)學模型 .............................................................................. 5 異步電動機在三相坐標系上的數(shù)學模型和性質(zhì) ................................................... 5 異步電動機在三相坐標系上的數(shù)學模型 .............................................