异步电动机仿真指导书.docx

异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统仿真指导书 —、实验目的： 1 .深入理解异步电动机的矢量控制策略。 了解基于MATLAB仿真实现异步电动机矢量控制变频调速系统的构成。 掌握异步电动机矢量控制系统的分析、设计、调试方法。 二、 实验开发设计原理： （1）本实验的异步电机FOC交流调速控制系统总框图如下图所示：图1异 步电机FOC交流调速控制系统框图采用双闭环结构，空间矢量脉宽调制（SVPWM） 控制策略，内环是调节电流的电流环，外环是调节转速的转速环，都采用PI控 制调节。 （2）程序设计内容 本实验的程序设计主要包含以下模块：Clark-Park变换模块；转子磁链位置计 算模块（磁 通观测定向）；速度PI调节器模块；转矩电流PI调节器模块；励 磁电流PI调节器模块；磁链PI调节器模块；Park逆变换模块；svpwm模块。 三、 仿真设计举例： 鼠笼异步电动机铭牌数据为：额定功率PN3kW，额定电压U N380V，额定电流 I n6.9A , 额定转速 nN 1400 r min , 额定频率f N50Hz , 定子绕组Y联接。由实验 测 得定子电阻Rs 1.85，转子电阻Rr2.658，定子漏感Lls0.0102H，电感Ls0.294 H , 转子漏感Llr0.006H，转子自感Lr0.2898H，定、转子互感Lm 0.2838H，转子参数 折合到定子侧，系统的转动惯量J 0.1284kg m2,初始转差率 设计三相电流闭 s=1 制的矢量控制系统。用MATLAB仿真软件，建 参考exercise6_4_0）。 立异步电动机的仿真模型解：由题知：额定n50H z，则电动机极对数np2，额 转速 nN 1400r min， 额定频率 f np m293.2(rad s)；m 2 nN np m293.2(rad s)； m 2 nN 60设三相正弦对称 电流 Imsin(2 fNt) 旧 Imsin(2 fNt 转子电磁时间常数 iC Imsin(2 fNt 9.758sin(100 t)、 23) 23) 9.758sin(100 T9.758sin(100 3）、 23）， Rr2-658 Lmis r Lmi s 1、ACR 设计 Lr0-2898 电动机稳定运行在额定 工作状态时 ，得 Tr r （电流调节器）按典型I型系统 0.109(s)， Lmi STr r 由课本《运动控制系统》P179 6-81)知异步电动机的传递函 康X。其 式 数为： S RL；.rCRKV1RTs RL； . r CR K V 1R Tss 1 T|s 1 1 T^1 oi =1Lm，?令 LsLr L L X R, T1L R。逆变器 s 异步电机 图2电流环传递函数木框图图电流电流调节器 ACR采用PI调节器，其传递函数可写成电流环的开环传递函数为由 工程设计法P80，知 工程设计法P80，知T和T —般比 似的看做是性环节，其时间常数为 典型i型系统kpkv kc W0P^0T |S 1) s(T |S 1) C 其中 小得多，可以当做小惯性群而近人 。所以选择T，便校正成，」 惯 因此 Ti TlTsTol t.kpkvkcRc 般情况下，希望超调量5%i可选择0.707KcTp5 般情况下，希望超 调量 5% i 可选择0.707 KcTp5,则 Kc 。式 2T i Udc u [600V)为逆变器直流侧电压；T为PWM周 LR=0.0(036se期取电流闭环控制等效为一阶惯性环节’ 选羸时蕾电取滤波器时流环按数典型二型系统 0.0004sec。 中Kv为逆变器放大倍 数K考虑到电磁时间常数 11S1 Kc因此选 TiS1 1 1 Tr= g0.0005sec 一所以电流环的PI参数：K , K P R cKC p V LO.。16, R 44 KJ250, KpO.。57, 2、ASR（速度调节器） 按典型II型系统设计由工程设计法P82知电流环R, K 代入参数 在转速环中等效为一阶惯性环节 cl 1二得 c=0.0036, Ki15-8。 ASR11 s Kc1 Ti ASR 1 1 s Kc 1 Tis 1 ist 转速调节器ASR采用 数可写成 转速环开环传递函数为 其中 T.0.001s， Ton为转速环滤波器时间常数， Ton0.009s。 和电流环中一样， 把时间常数为T和，的两个小惯性环节合并起来，On近似成一个时间常数为T 的惯性环节，其中。n n TnTiTon0-01S。 再令转速环开环增益KNKnnnpLLrmjr，则 按跟随和抗扰性能都较好的原则，取中频宽 n hT n 5 0.013、A0R (磁链调节器)按典型21磁链环狼环传递函数为节器其传递函数可写成其中转子电磁时间