【正文】 輸出為轉(zhuǎn)速，是一臺異步電動機(jī)。所以，在三相坐標(biāo)系上的定子電流通過三相—兩相變換可以等效成兩相靜止坐標(biāo)系上的交流電流,在通過同步下旋轉(zhuǎn)變化,可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的直流電流 .如果觀察者站到鐵心上與坐標(biāo)系一起旋轉(zhuǎn)，通過控制，可使交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子總磁通就是等效直流電動機(jī)的勵磁磁通，如果把軸定位于的方向上，稱做M軸，把軸稱做T軸，則M繞組相當(dāng)于直流電動機(jī)的勵磁繞組， 相當(dāng)于勵磁電流，T 繞組相當(dāng)于偽靜止的電樞繞組，相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流。所以需要對異步電動機(jī)進(jìn)行坐標(biāo)變換。經(jīng)過多年的潛心研究和實(shí)踐，有幾種方案已經(jīng)獲得了成功的應(yīng)用，目前應(yīng)用最多的方案有：（1）按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)；（2）按定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。把恒控制時的電磁轉(zhuǎn)矩公式令，并對其進(jìn)行化簡得: (12)此式表明，在轉(zhuǎn)差率值很小的運(yùn)行范圍內(nèi)，如果能夠保持氣隙磁通不變，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就近似與轉(zhuǎn)差頻率成正比，這就是說，在異步電動機(jī)中控制轉(zhuǎn)差角頻，就和直流電動機(jī)中控制電流一樣，能夠達(dá)到間接控制轉(zhuǎn)矩的目的，控制轉(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。根據(jù)基本運(yùn)動方程式，控制電磁轉(zhuǎn)矩就能控制。而基于轉(zhuǎn)差頻率間接矢量控制調(diào)速就屬于其中的變壓變頻調(diào)速，由于在調(diào)速時轉(zhuǎn)差功率不隨轉(zhuǎn)速而變化，調(diào)速范圍寬，無論在高速時還是低速時效率都較高，在采取一定的技術(shù)措施后就能實(shí)現(xiàn)高動態(tài)性能，可與直流調(diào)速系統(tǒng)媲美,因此應(yīng)用極為廣泛。（7）應(yīng)用軟件開發(fā)　　在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強(qiáng)大的圖形標(biāo)注和處理功能，包括對性對起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5進(jìn)行連接。MATLAB的一個重要特色就是具有一套程序擴(kuò)展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。允許用戶編寫可以和MATLAB進(jìn)行交互的C或C++語言程序。目前，MATLAB已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設(shè)計、LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計、實(shí)時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點(diǎn)仿真、DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。（5）應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱MATLAB對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。可用于科學(xué)計算和工程繪圖。 （4）出色的圖形處理功能　　 MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C++ 。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)，可以方便的實(shí)現(xiàn)用戶所需的各種計算功能。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是MATLAB能夠深入到科學(xué)研究及工程計算各個領(lǐng)域的重要原因。新版本的MATLAB語言是基于最為流行的C＋＋語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與C＋＋語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學(xué)表達(dá)式的書寫格式。（2）簡單易用的程序語言Matlab一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。 表11 版本更新 版本編號發(fā)布時間版本編號發(fā)布時間MATLAB 1984MATLAB R132002MATALB 21986MATLAB R13SP12003MATLAB 31987MATLAB R13SP22003MATLAB 1990MATLAB 7R142004MATLAB 41992MATLAB R14SP12004MATLAB R7 1994MATLAB R14SP22005MATLAB R81996MATLAB R14SP32005MATLAB R91997MATLAB R2006a2006MATLAB 1997MATLAB R2006b2006MATLAB R10 1998MATLAB R2007a2007MATLAB 1998MATLAB R2007b2007MATLAB R111999MATLAB R2008a2008MATLAB 1999MATLAB R2008b2008MATLAB R122000MATLAB R2009aMATLAB 2001MATLAB R2009b MATLAB的語言特點(diǎn)及優(yōu)勢 一）語言特點(diǎn)　?、?此高級語言可用于技術(shù)計算 　　② 此開發(fā)環(huán)境可對代碼、文件和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理 　?、?交互式工具可以按迭代的方式探查、設(shè)計及求解問題 　?、?數(shù)學(xué)函數(shù)可用于線性代數(shù)、統(tǒng)計、傅立葉分析、篩選、優(yōu)化以及數(shù)值積分等 　?、?二維和三維圖形函數(shù)可用于可視化數(shù)據(jù) 　?、?各種工具可用于構(gòu)建自定義的圖形用戶界面 　?、?各種函數(shù)可將基于MATLAB的算法與外部應(yīng)用程序和語言（如 C、C++、Fortran、Java、COM 以及 Microsoft Excel）集成⑧ 不支持大寫輸入，內(nèi)核僅僅支持小寫 二）優(yōu)勢（1）友好的工作平臺和編程環(huán)境MATLAB由一系列工具組成。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市場。附加的工具箱（單獨(dú)提供的專用 MATLAB 函數(shù)集）擴(kuò)展了 MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題?！　ATLAB 產(chǎn)品族可以用來進(jìn)行以下各種工作：數(shù)值分析,數(shù)值和符號計算,工程與科學(xué)繪圖,控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真,數(shù)字圖像處理技術(shù),數(shù)字信號處理技術(shù),通訊系統(tǒng)設(shè)計與仿真,財務(wù)與金融工程 。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++ ，JAVA的支持。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連 接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。 Matlab的基本功能及應(yīng)用　　MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。 交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和動向綜觀交流調(diào)速的發(fā)展過程和現(xiàn)狀，可以看出現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)今后的發(fā)展趨勢和動向。轉(zhuǎn)差功率中轉(zhuǎn)子銅損部分的消耗是不可避免的，但在這類系統(tǒng)中，無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率的消耗基本不變，因此效率很高，變頻調(diào)速屬于此類。轉(zhuǎn)速越低，回饋的功率越多。晶閘管調(diào)壓調(diào)速屬于這一類，在異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)的效率最低，是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗為代價來換取轉(zhuǎn)速的降低。轉(zhuǎn)差功率如何處理、是消耗還是回饋給電網(wǎng)，可衡量異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的效率高低。根據(jù)被控對象——交流電動機(jī)的種類不同，現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)可分為異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，在這里主要介紹異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。實(shí)踐證明，采用矢量控制的交流調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)越性高于直流調(diào)速系統(tǒng)。交流電動機(jī)是個多變量、非線性、強(qiáng)耦合的被控對象，采用參數(shù)重構(gòu)和狀態(tài)重構(gòu)的現(xiàn)代控制理論概念可以實(shí)現(xiàn)交流電動機(jī)定子電流的勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量之間的解耦，實(shí)現(xiàn)了將交流電動機(jī)的控制過程等效為直流電動機(jī)的控制過程，使交流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能得到了顯著的改善和提高，從而使交流調(diào)速取代直流調(diào)速成為可能。脈寬調(diào)制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用優(yōu)化了變頻裝置的性能，適用于各類交流調(diào)速系統(tǒng)，為交流調(diào)速技術(shù)的普及發(fā)揮了重大作用。在人類社會進(jìn)入信息化時代后，電力電子技術(shù)連同電力傳動控制與計算機(jī)技術(shù)一起仍是21世紀(jì)最重要的兩大技術(shù)。這些全控型開關(guān)功率器件主要應(yīng)用于異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中。隨著向大電流、高電壓、高頻化、集成化、模塊化方向繼續(xù)發(fā)展，第三代電力電子器件是20世紀(jì)90年代制造變頻器的主流產(chǎn)品，中、小功率的變頻調(diào)速裝置主要是采用IGBT,中、大功率的變頻調(diào)速裝置采用GTO器件。裝置的效率、可靠性、成本、體積均無法與同容量的直流調(diào)速裝置相比。電力電子器件是現(xiàn)代交流調(diào)速裝置的支柱，其發(fā)展直接決定和影響交流調(diào)速的發(fā)展。從此，交流調(diào)速理論及應(yīng)用技術(shù)大致朝以下三個方面發(fā)展。20世紀(jì)60年代以來后，由于生產(chǎn)發(fā)展的需要和節(jié)省電能的要求，促使世界各國重視交流調(diào)速技術(shù)的研究和開發(fā)。但是長期以來由于受科技發(fā)展的限制，把交流電動機(jī)作為調(diào)速電機(jī)的困難問題未能得到較好的解決，只有一些調(diào)速性能差、低效耗能的調(diào)速方法，如：繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子外串電阻及機(jī)組式串級調(diào)速方法。采用無換向器的交流電動機(jī)作為調(diào)速傳動設(shè)備代替直流調(diào)速傳動可以突破這些限制，滿足生產(chǎn)發(fā)展對調(diào)速傳動的各種不同的要求。(4) 在一些易燃、易爆的生產(chǎn)場合，一些多粉塵、多腐蝕性氣體的生產(chǎn)場合不能或不易使用直流電機(jī)。(3) 機(jī)械式換向器必須經(jīng)常檢查和維修，電刷必須定期更換。(2) 為了使機(jī)械換向器能夠可靠工作，往往增大電樞和換向直徑，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量很大。如果要超過極限容許值，則大大增加電機(jī)制造的難度和成本，以及調(diào)速系統(tǒng)的復(fù)雜性。但是，由于直流電機(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)，這給直流調(diào)速的開發(fā)和應(yīng)用帶來了一系列的限制。采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可獲得優(yōu)良的靜、動態(tài)調(diào)速特性。以直流電動機(jī)作為控制對象的電力傳動自動控制系統(tǒng)稱之為直流調(diào)速系統(tǒng)；以交流電動機(jī)作為控制對象的電力傳動自動控制系統(tǒng)稱之為交流調(diào)速系統(tǒng)。為了控制電動機(jī)的運(yùn)行，就要為電動機(jī)配上控制裝置。因此，對于長期輕載運(yùn)行或負(fù)載變化范圍較寬的異步電動機(jī)，存在很大的節(jié)能空間。在額定負(fù)載附近運(yùn)行時異步電動機(jī)的效率最高，如對于額定功率為1～75kw的電機(jī)，額定工作點(diǎn)的效率在74～92%之間。第一章 緒論根據(jù)采用的電流制式不同，電動機(jī)分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)兩大類，其中交流電動機(jī)擁有量最多，提供給工業(yè)生產(chǎn)的電量多半是通過交流電動機(jī)加以利用的。異步電動機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防各領(lǐng)域，其總用電量占全國工業(yè)用電量的60%以上。但在輕載時仍運(yùn)行于額定磁通，勵磁電流不變，由于鐵損和由勵磁電流產(chǎn)生的定子銅損保持不變，電機(jī)的運(yùn)行效率和功率因數(shù)會明顯下降。所以對異步電動機(jī)的速度控制方式進(jìn)行研究就顯得極為重要。電動機(jī)+控制裝置=電力傳動自動控制系統(tǒng)。 眾所周知，直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速比較容易控制和調(diào)節(jié)，在額定轉(zhuǎn)速下，保持勵磁電流不變，可用改變電樞電壓的方法實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；在額定轉(zhuǎn)速以上，保持電樞電壓恒定，可用改變勵磁的方法實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速。因此，長期以來(在20世紀(jì)80年代以前)在變速傳動領(lǐng)域中，直流調(diào)速一直占據(jù)主導(dǎo)地位。(1) 機(jī)械式換向器表面線速度及換向電流、電壓有一定極限容許值，這就限制了單機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率。因此，在工業(yè)生產(chǎn)上，對一些要求特高轉(zhuǎn)速、特大功率的場合則根本無法采用直流調(diào)速方案。對于要求快速響應(yīng)的生產(chǎn)工藝，采用直流調(diào)速方式難以實(shí)現(xiàn)。這就表明了直流調(diào)速系統(tǒng)維檢工作量大，維修費(fèi)用高，同時停機(jī)檢修和更換電刷也直接影響了正常生產(chǎn)。由于直流電動機(jī)在應(yīng)用中存在著這樣的一些限制，使得直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用也相應(yīng)受到了限制。交流電動機(jī)，特別是鼠籠型異步電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價格便宜、堅固耐用、轉(zhuǎn)動慣量小、運(yùn)行可靠、很少維修、使用環(huán)境及結(jié)構(gòu)發(fā)展不受限制等優(yōu)點(diǎn)。鼠籠式異步電機(jī)定子調(diào)壓調(diào)速方法(自耦變壓器、飽和電抗器)及后來的電磁(滑差離合器)調(diào)速方法。尤其是20世紀(jì)70年代以后，由于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展為交流調(diào)速的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的技術(shù)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。第一方面：電力電子器件的蓬勃發(fā)展和迅速換代促進(jìn)了變流技術(shù)的迅速發(fā)展和變流裝置的現(xiàn)代化。20世紀(jì)80年代中期以前，變頻裝置功率回路主要采用晶閘管元件。80年代中期以后用第二代電力電子器件GTR、 GTO、VDMOSIGBT等制造的變頻裝置在性能與價格比上可以與直流調(diào)速裝置相媲美。20世紀(jì)90年代末至今，電力電子器件的發(fā)展進(jìn)入了第四代，實(shí)現(xiàn)了模塊化、智能化。一代電力電子器件帶來一代變頻調(diào)速裝置，性能/價格比一代高過一代。第二方面：脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)。第三方面：矢量變換控制技術(shù)的誕生和發(fā)展奠定了現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)高性能化的基礎(chǔ)。目前對調(diào)速性能要求較高的生產(chǎn)工藝已較多地采用了矢量控制型的變頻調(diào)速裝置?，F(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)由交流電動機(jī)、電力電子功率變換器、控制器和檢測器四大部分組成。由異步電動機(jī)工作原理可知，從定子傳入的電磁功率可分兩部分:一部分是拖動負(fù)載的有效功率,稱作機(jī)械功率；另一部分是傳輸給轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)差功率，與轉(zhuǎn)差率成正比。因此按轉(zhuǎn)差功率處理方式的不同可把現(xiàn)代異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)分為三類: 全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱量的形式消耗掉。轉(zhuǎn)差功率一小部分消耗掉，大部分則通過變流裝置回饋給電網(wǎng)。繞線式異步電機(jī)串級調(diào)速和雙饋調(diào)速屬于這一類。目前在交流調(diào)速系統(tǒng)中，變頻調(diào)速應(yīng)用最多、最廣泛，可以構(gòu)成高動態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流調(diào)速。(1) 以取代直流調(diào)速系統(tǒng)為目的高性能交流調(diào)速系統(tǒng)的進(jìn)一步研究與開發(fā)(2) 新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)功率變換器的研究與開發(fā)(3) PWM模式的改進(jìn)和優(yōu)化(4) 中壓變頻裝置的研究與技術(shù)開發(fā) Matlab語言簡介 MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡稱，是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，