【正文】 流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是 電感 。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 逆變器 同整流器相反，逆變器是將直流功 率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使 6 個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到 3 相交流輸出。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 22 控制 電路 是給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的 “ 運(yùn)算電路 ” ，主電路的 “ 電壓、電流檢測(cè)電路 ” ，電動(dòng)機(jī)的 “ 速度檢測(cè)電路 ” ，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的 “ 驅(qū)動(dòng)電路 ” ，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的 “ 保護(hù)電路 ” 組成。 （ 2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。它與控制電路 隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。 （ 5）保護(hù)電路 :檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。其中， Ki 為 PI控制器中 P（比例）的參數(shù)， K/Ti 為 PI 控制 器中 I（積分）的參數(shù)，Saturation 飽和限幅模塊可將輸出的參考電磁轉(zhuǎn)矩的幅值限定在要求范圍內(nèi)。同時(shí)根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程式el pJ duTT n dt??，由電磁轉(zhuǎn)矩 Te 和負(fù)載轉(zhuǎn)矩 lT ，通過(guò)加乘、積分環(huán)節(jié)，即可得到轉(zhuǎn)速信號(hào) r? ，求得的轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)過(guò)積分就可得到轉(zhuǎn)子位置信號(hào)。該模塊采用 中 SimPowerSystem 提供的通用逆變模塊搭建，只需 3 對(duì) IGBT 功率開(kāi)關(guān)器件，反向并聯(lián)續(xù)流二極管，根據(jù)電流滯環(huán)控制模塊給出的導(dǎo)通信號(hào)，控制 6 個(gè)開(kāi)關(guān)器件順序?qū)ê完P(guān)斷，從而產(chǎn)生三相相電壓輸出。像控制直流電機(jī)那樣控制交流電機(jī)通過(guò)解耦 脈沖寬度調(diào)制 脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來(lái)調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定，是利用 微處理器 的數(shù)字輸出來(lái)對(duì) 模擬電路 進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒(méi)有了學(xué)科之間的界限 ,結(jié)合 現(xiàn)代控制理論 思想或?qū)崿F(xiàn)無(wú)諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)將會(huì)成為 PWM 控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。通過(guò)高分辨率 計(jì)數(shù)器 的使用， 方波 的 占空比 被 調(diào)制 用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。電壓或電流源是以一種通 (ON)或斷 (OFF)的重復(fù) 脈沖 序列被加到模擬負(fù)載上去的。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM進(jìn)行編碼。 許多微控制器內(nèi)部都包 含有 PWM 控制器。占空比是接通時(shí)間與周期之比；調(diào)制頻率為周期的倒數(shù)。 (2） 在 PWM 控制寄存器中設(shè)置接通時(shí)間 。 (4） 啟動(dòng)定時(shí)器 。 脈 沖寬度調(diào)制優(yōu)點(diǎn) PWM 的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到 被控系統(tǒng) 信號(hào)都是數(shù)字形式的，無(wú)需進(jìn)行 數(shù)模轉(zhuǎn)換 。噪上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 27 聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯 1改變?yōu)檫壿?0或?qū)⑦壿?0改變?yōu)檫壿?1時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向PWM 可以極大地延長(zhǎng)通信距離。 總之， PWM 既經(jīng)濟(jì)、節(jié)約空間、抗噪性能強(qiáng)，是一種值得廣大工程師在許多設(shè)計(jì)應(yīng)用中使用的有效技術(shù)。 PWM 控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ) ,對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制 ,使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的 脈沖 ,用這些脈沖來(lái)代替正弦波或其他所需要的波形 。 5 仿真結(jié)果及分析 本文基于 MATLAB/Simulink 建立了繞線式異步電機(jī)的模型，并對(duì)其進(jìn)行了仿真測(cè)試。 圖 Park 變換后波形圖 圖 Clarke 變換后的輸出 圖 感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)相電流 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 29 Speed(rad/sec.) Time(sec.) 圖 在額定負(fù)載下轉(zhuǎn)速在 由 50 rad/s 升到 100 rad/s，在 降到 80 rad/s Time(Sec.) 圖 仿 真結(jié)果 Speed(rad/sec.) Torque(Nm) Stator Current(A) Voltage(V) 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 30 磁場(chǎng)定向控制下轉(zhuǎn)速上升平穩(wěn)， 加載后略有下降但隨即恢復(fù)，在 達(dá)到給定轉(zhuǎn)速和 加載時(shí)，系統(tǒng)電壓、電流、轉(zhuǎn)矩都有相應(yīng)的相應(yīng)。由于磁鏈調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器都是帶抗積分飽和的PI 調(diào)節(jié)器，在啟動(dòng)中兩個(gè)調(diào)節(jié)器都處于飽和限幅狀態(tài)，因此啟動(dòng)過(guò)程中定子電流基本保持不變，實(shí)現(xiàn)了恒流啟動(dòng)。 采用該交流異步電機(jī)仿真模型，可以十分便捷地實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證控制算法，只需對(duì)部分功能模塊進(jìn)行替換或修改，就可實(shí)現(xiàn)控制策略的改換或改進(jìn)，不僅可以節(jié)省控制方案的設(shè)計(jì)周期，快速驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的控制算法，更可以充分利用計(jì)算機(jī)仿真的優(yōu)越性，通過(guò)修改系統(tǒng)參變量或人為加入不同擾動(dòng)因素來(lái)考察不同實(shí)驗(yàn)條件下電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能，或者模擬相同的實(shí)驗(yàn)條件，比較不 同控制策略的優(yōu)劣，為分析和設(shè)計(jì)交流異步電機(jī)控制系統(tǒng)提供了有效的手段和工具，也為實(shí)際電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試提供了新的思路。 這對(duì)策是根據(jù)定子有源電路和無(wú)功功率在 旋轉(zhuǎn)活塞側(cè)邊選擇適當(dāng)?shù)碾妷簜魅久浇?。提出的方法只能運(yùn)用估測(cè)定子磁通以便于除去和轉(zhuǎn)子磁通間復(fù)雜的聯(lián)系。這唯一的機(jī)器因素被提出需要采用的 直接電能控制 的方法，定子電阻被發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)性能的影響上是微不足道的。 索引詞義 ：直接電能控制， 雙饋感應(yīng)電機(jī) ，直接轉(zhuǎn)矩控制，電壓源變換器，電壓相量 學(xué)術(shù)名稱(chēng)： V s,V r:定子電壓，轉(zhuǎn)子電壓矢量 。isa, isb, isc:三相定子電流 。ω 1, ωr:轉(zhuǎn)子角頻率 。Lm:互感 。Ls, Lr:定子，轉(zhuǎn)子自感 。ψ s, ψr:定子，轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?。θ :相角之間的轉(zhuǎn)子和定子磁鏈 :載體 :Sp, Sq:有功和無(wú)功功率狀態(tài) 。 上標(biāo) 。R:轉(zhuǎn)子參照系 。α , β :α β 軸 。 投稿日期 2021年 6月 27日，經(jīng)修訂的 2021年 10月 24日。 是與電子學(xué)院，電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)，貝爾法斯特皇后大學(xué)，貝爾法斯特 BT7 1NN，英國(guó)（電子郵箱： ） .5。 數(shù)字對(duì)象標(biāo)識(shí)符 圖 1 示意圖雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 一 導(dǎo)言 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 35 由于對(duì)二氧化碳排放越來(lái)越多的關(guān)注，可再生 能源系統(tǒng)，特別是風(fēng)力發(fā)電近年來(lái)吸引了極大的興趣。 對(duì)于許多風(fēng) 農(nóng)場(chǎng)，風(fēng)力渦輪機(jī)的基礎(chǔ)上雙饋異步發(fā)電機(jī)（雙饋）技術(shù)在 25％ 30％額定轉(zhuǎn) 換器發(fā)電機(jī)的評(píng)級(jí)被使用。 這樣的系統(tǒng) 也導(dǎo)致較低的轉(zhuǎn)換成本和較低的功率損耗比較系統(tǒng)的基礎(chǔ)上全面變頻同步發(fā)電機(jī)與全額定轉(zhuǎn)換器。 傳統(tǒng)的雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于轉(zhuǎn)子與 D Q 報(bào)表解耦電流矢量控制 [1] [3]。 Q 報(bào)表框架無(wú)論是固定在定子電壓 [1]， [2]或定子磁通 [3] 它涉及較為復(fù)雜的電壓改造 ,輸出電流和控制之間的固定，轉(zhuǎn)子和參考 幀同步。 此外，轉(zhuǎn)子電流控制器需要仔細(xì) 調(diào)整，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)之內(nèi)整個(gè)工作范圍 。 DTC 的方法控制 本機(jī)直接轉(zhuǎn)矩通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)碾妷菏褂檬噶慷ㄗ哟沛満娃D(zhuǎn)矩的信息。一個(gè)基本存款與相關(guān)的主要問(wèn)題計(jì)劃在起動(dòng)過(guò)程中，其性能和徐和 Cartwright 惡化：直接的有功和無(wú) 功功率控制中的雙饋 。 這主要是由于這樣的事實(shí)： 該方法反復(fù)選擇零電壓矢量在低速在不斷變化的水平減少了由于定子電阻下降 [6]。 除了 從異步電機(jī)，直接轉(zhuǎn)矩控制也被應(yīng)用于控制永磁同步電動(dòng)機(jī) [10]和切換磁阻電動(dòng)機(jī)[11]。 [12]，轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)狀中挑選出來(lái)的最優(yōu)開(kāi)關(guān)的瞬間基 于的表錯(cuò)誤之間的參考值與估計(jì)值有功和無(wú)功功率，以及角位置估計(jì)轉(zhuǎn)換器端電壓矢量。因此，無(wú)電壓傳感器是必要的。一鎖相回路（ PLL）也提出了檢測(cè)虛擬磁鏈的位置，提供更好的系統(tǒng)性能不平衡電壓下扭曲或供應(yīng)。 [15]，接受存款公司被用來(lái)控制雙 饋。 轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算參考 根據(jù)所需的運(yùn)行功率因數(shù)。 由于轉(zhuǎn)子供電頻率，它等于雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率的，可以成為非常低，轉(zhuǎn)子通量的估算方法有困難，其精度顯著影響的機(jī)床參數(shù)的變化。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 37 本文提出了一種新的基于雙饋控制策略的 DPC 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。在 2 兆瓦雙饋仿真結(jié)果 發(fā)電系統(tǒng)，以示性能轉(zhuǎn)子的速度變化過(guò)程中提出的控制策略，有功和無(wú)功電力，機(jī)械參數(shù)，直流轉(zhuǎn)換器鏈電壓。 由于它表明，在轉(zhuǎn)子參照系，定子 和轉(zhuǎn)子磁鏈向量可以表示為 r r rs s s m rL I L I? ?? r r rr r r m sL I L I? ?? （ 1） 圖 2 等效電路中的一個(gè)參照系轉(zhuǎn)子雙饋 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 38 圖 3 定子和轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶筷P(guān)系的平穩(wěn)和轉(zhuǎn)子參考幀 根據(jù)（ 1），定子電流可以計(jì)算為 2r r r rr r r m r s m rs s r m s s rI L LI L L L L L L? ? ? ????? ? ?? （ 2） 其中 2( ) /s r m s rL L L L L? ?? 是泄漏的因素。鑒別（ 12），并在下面的方程（ 13）的結(jié)果 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 40 1( s in )32 rrrsmrsrdd P Ld t L L d t??????? 1( c o s )32 rrrsmssrdd Q Ld t L L d t?????? (14) 根據(jù)（ 14），它可以看出，快速反應(yīng)積極 功率變化可以通過(guò)改變 sinrr??和 cosrr??。 3, sinrr??和 cosrr??代表轉(zhuǎn)子磁通 rr? 和定子磁場(chǎng)方向相同的分別。另外 ,如果轉(zhuǎn)子磁通變化是對(duì)定子磁鏈在 90?方向，即 sinrr??有功功率詩(shī)被改變。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 41 圖 4 （一）兩個(gè)級(jí)別的轉(zhuǎn)換器。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 Matlab 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)分析 42 三 轉(zhuǎn)子流量控制用電壓向量 對(duì)于雙電平轉(zhuǎn)換，如圖所示。輸出三相電壓可以由一個(gè)電壓載體，根據(jù)每個(gè)階段的輸出電壓等級(jí)，有八個(gè) 可用 [16]， [17]電壓矢量。 “1 “ 是指頂部的開(kāi)關(guān)上，輸出電壓為 VD 的， “0“ 是指底部的開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，輸出電壓為零。 如圖所示 2，類(lèi)似的定子磁鏈，轉(zhuǎn)子磁通 在轉(zhuǎn)子 αr βr 架雙饋可以表示為 r rrrr r rd V R Idt? ?? (15) 忽略了轉(zhuǎn)子電阻 Rr 抗體的影響，（ 15）表示轉(zhuǎn)子磁通的變化是由轉(zhuǎn)子的應(yīng)用電壓。因此，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)碾妷菏噶?，轉(zhuǎn)子磁通運(yùn)動(dòng)可以控制的。 四 直接有功和無(wú)功功率控制 ，無(wú)功 的答案 根據(jù)（ 15），零電壓矢量的運(yùn)動(dòng)失速轉(zhuǎn)子磁通如果轉(zhuǎn)子電阻兩端的電壓降被忽視的。在正常的生成模式，轉(zhuǎn)子磁通始終保持著領(lǐng)先的定子磁鏈，即比 θrθs 。 正如上一節(jié)中描述的，積極的電壓矢量作為移動(dòng)的，在同一方向轉(zhuǎn)子磁通電壓矢量。因此，根據(jù)（ 14），每個(gè)電壓沖擊有功和無(wú)功功率載體在每 60?區(qū)域可計(jì)算。 隨著雙饋電機(jī)，轉(zhuǎn)子磁鏈的結(jié)合，可以計(jì)算 （ 15）。這是由于錯(cuò)誤的因素，在非常低的頻率 所造成的 Rr 和實(shí)際值的差值 在計(jì)算中使用的，會(huì)導(dǎo)致集成商飽和。由于擬議的方法只使用了定子磁鏈，它刪除與轉(zhuǎn)子的估計(jì)有關(guān)的問(wèn)題通量。 表 一 電壓矢量對(duì)輸入有效和輸出功電力（ ↑= 增加 。然后，它轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子α rβ r 框架利用轉(zhuǎn)子位置信息的，但在實(shí)踐中通常獲得通過(guò)軸編碼器。 定子在轉(zhuǎn)子磁通鏈?zhǔn)噶繀⒄障蹈鶕?jù)計(jì)算（ 7C 條）也使用測(cè)量轉(zhuǎn)子位置 為了實(shí)現(xiàn)高活性和動(dòng)態(tài)控制無(wú)功功率，有功，無(wú)功功率狀態(tài)和定子磁通位置是用來(lái)確定哪個(gè)電 壓矢量應(yīng)用。 如前所述，有不同的零電壓矢量不同的操作沖擊轉(zhuǎn)子有功和無(wú)功功率速度。因此，零電壓矢量不會(huì)使用，除非動(dòng)態(tài)國(guó)家和無(wú)功功率為零。 基于以上分析，