矢量控制的异步电动机调速系统仿真设计..doc

摘 要 近年来，随着电力半导体器件及微电子器件特别是微型计算机及大规模集成电路的发展，再加上现代控制理论，特别是矢量控制技术向电气传动领域的渗透和应用，使得交流电机调速技术日臻成熟。以矢量控制为代表的交流调速技术通过坐标变换重建电机模型，从而可以像直流电机那样对转矩和磁通进行控制，交流调速系统的调速性能已经可以和直流调速系统相媲美。因此，研究由矢量控制构成的交流调速系统已成为当今交流变频调速系统中研究的主要发展方向。最后，综合矩阵变换的控制策略及异步电动机转子磁场定向理论，采用计算机仿真方法分别建立了矩阵变换仿真模型以及基于矩阵变换的异步电动机矢量控制系统仿真模型，对矩阵变换的控制原理、输入、输出性能以及矢量控制系统的优质的抗扰能力及四象限运行特性进行分析验证，展现了该新型交流调速系统的广阔发展前景，并针对基于矩阵变换的异步电动机矢量控制系统的特点，着重对矢量控制单元进行了软件设计。 关键词：坐标变换 矢量控制 异步电动机 仿真 ABSTRACT In recent years, with the development of the power semiconductor device，the microelectronics component, the microcomputer and large-scale integrated circuit and modern control theory, especially the penetration from vector control technology to electric drive field and application, the feasible AC motor speed regulation technology has become more mature day by day. Depend on the control principle of the MC and the rotor-flux orientation theory, and using the computer simulation technology, the simulation model of the MC and the matrix converter fed induction motor vector control drive system has been build. The input-output characteristic and the ability of four-quadrant operation have been testified, which has proved that the system has wide application field. The software of the vector control unit was designed at the end. Key words: matrix converter vector control induction motor simulation 目 录 摘 要 I 1.绪论 1 1.1行业背景 1 1.2 交流调速技术概况 2 1.3 MATLAB 概述 3 1.4 Simulink 概述 4 2.矢量控制理论 6 2.1 异步电机的动态数学模型 6 2.2 坐标变换 9 2.2.1变换矩阵的确定原则 9 2.2.2功率不变原则 9 2.3矢量控制 10 2.3.1 问题分析 10 2.3.2直流电机的转矩控制 11 2.3.3异步电机的转矩分析 11 2.3.4 矢量控制原理 11 3. 总体模块设计 14 3.1矢量控制结构框图 14 3.2各子系统模块 15 3.2.1求解磁链模块 15 3.2.2 求解转子磁链角模块 16 3.2.3 ids*求解模块 16 3.2.4 iqs*求解模块 16 3.2.5 ABC到DQ坐标变换模块 17 3.2.6 DQ到ABC坐标变换模块 17 3.3 电机参数设置 18 3.4矢量控制环节模块 19 3.5矢量控制的异步电动机调速系统模块 19 4. Simulink 仿真 21 5. 结论 25 参考文献 26 附录1 3s/2r 坐标变换 27 1.绪论 1.1行业背景 工农业生产、交通运输、国防军事以及日常生活中广泛应用着电机传动，其中很多机械有调速要求，如车辆、电梯、机床及造纸机械等，而风机、水泵等为了减少损耗，节约电能也需要调速。过去由于直流调速系统调速方法简单、转矩易于控制，比较容易得到良好的动态特性，因此高性能的