Matlab异步电机矢量控制系统设计

菜单

摘要：交流变频调速系统采用矢量控制具有良好的性能和效率，广泛应用在要求高性能和高精度的场合。本文首先介绍了交流调速及其相关技术的发展，变频调速的方案以及国内外对矢量控制的研究状况。然后，基于三相交流异步电机三相静止坐标系下的数学模型，通过Clark变换和Park变换得到异步电机在两相旋转坐标系下的数学模型。同时，逆变器采用CHBPWM控制，控制定子电流为标准正弦波。最后，利用Matlab/Simulink仿真，研究扰动和参数变化对电机静态、动态性能的影响。仿真结果显示，采用矢量控制的异步电机调速系统具有动态反应快，调速精度高的特点，满足交流电机对转矩和速度的控制要求。56870

毕业论文关键词：异步电机，矢量控制，CHBPWM，Matlab仿真

Abstract：Vector control of AC variable speed system has a very good performance and efficiency, in many occasions that require high performance and high precision vector control manifested in its great advantage. In this paper，the development and method of variable frequency，the national and international research of vector control are introduced . The mathematic model of three-Phase AC asynchronous motor in two-Phase rotating coordinates is educed from the mathematic model in three-phase coordinates by Clarke transform and Parke transform. At the same time the inverter adopts CHBPWM control to control the stator current for a standard sine wave. Finally, in order to study motor static and dynamic performance changed by system disturbances and parameter, the experimental simulation was finished in the Simulink environment. The results of simulation show that vector control of induction motor system dynamic response is fast, high precision of speed regulation, and can basically satisfy the modern ac motor control system of counter rotating torque and speed requirements.

Keywords: induction motor，vector control，CHBPWM，Matlab simulation

1 引言 4

1.1 变频调速系统的方案 4

1.2 PWM技术及其发展 5

1.3 本文主要研究内容 6

2 三相异步电机的矢量控制策略 7

2.1 矢量控制的基本原理 7

2.2 矢量控制的坐标变换 7

2.3 三相异步电机的数学模型 10

2.4 在两相旋转坐标系下的模型 14

2.5 基于转子磁场定向的变量解耦 15

2.6 电流滞环跟踪PWM控制技术 16

2.7 三相异步电机矢量控制系统的实现 20

2.8 磁链观测器的设计 21

3 仿真 23

3.1 转子磁链电压和电流模型的仿真 24

3.2 异步电机矢量控制系统的仿真 25

结论 29

参考文献 30

致谢 31

1 引言

调速自从电气化时代开始以来，电力传动成为重要的动力来源。早期，直流电动机的转速易于控制和调节，所以交流电机的地位远不如直流电机重要[1]。但是直流电动机本身有如下一些固有缺陷，即：（1）机械式换向器表面线速度及换向电压有一极限容许值，这就限制了单机的转速和功率，使得一些要求特高转速、特大功率的场合则根本无法采用直流调速方案；（2）直流电动机的机械式换向器在运行中易产生火花，电刷易磨损，在运行中需要经常性的维护；（3）直流电动机由于其结构复杂，制造费时，故其价格远远高于交流电动机。