MATLAB仿真 带转矩内环的转速磁链闭环矢量控制系统仿真模型

1、MATLAB期末作业第200页 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真模型姓 名 韦善术 学 号 P091812856 学 院 电气工程学院 专业班级 09电气1班 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真模型1、 摘要自20世纪80年代以来，交流调速发展很快，交流电动机具有维护简单、体积小、重量轻等特点，随着电力电子交流电压、变频和控制技术的日趋成熟，交流调速在应用中越来越普遍。下面主要对带转矩内环的转速、磁链闭环控制的矢量控制系统进行分析。把异步电动机模型解耦成有磁链和转速分别控制的简单模型，就可以模拟直流电动机的控制模型来控制交流电动机了。直接矢量控制就是一种优越的交流电机控制方式

2、，它模拟直流电机的控制方式使得交流电机也能取得与直流电机相媲美的控制效果。二、关键词：矢量控制，非线性，MATLAB仿真三、原理说明：1、矢量控制实现的原理矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以腔制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式为矢量控制方式。2、 系统模型说明带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真模型如下图A所示。图A：带

3、转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真模型其中直流电源DC、逆变器inverter、电动机motor和电动机测量模块组成了模型的主电路，逆变器的驱动信号由滞环脉冲发生器模块产生，分别如下图（1）、图（2）、图（3）所示。图（1）:转速调节器ASR图（2）转矩调节器ATR图（3）磁链调节器ApsiR其中按转子磁链定向转子磁链电流模型Current model如下所示4、 仿真内容：按上面总图连接好仿真电路1、其电动机参数设置如下：电压Un380V频率fn50定子绕组电阻Rs0.435定子绕组漏感Lls0.0042转子绕组电阻Rs0.816定子绕组漏感Lls0.0042互感Lm0.069转动惯量

4、J0.189摩察系数F2极对数P22、 调节器参数参考值：调节器比例放大器G1放大倍数积分放大器G2放大倍数积分器限幅调节器输出限幅上限下限上限下限转速调节器ASR3.8（G1）0.8(G2)80-8075-75转矩调节器ATR4.5(G3)12(G4)60-60-60磁链调节器ApsiR1.8(G5)100(G6)15-15-13注意：A. 在使用示波器时应对其进行设置，即将其中的5000个点去掉，这样就可以获得整个仿真图形了; B.仿真实验开始时可以先不接测量定子磁链轨迹和转矩-转速曲线的示波器，这样可以缩短整个仿真运行时间，把仿真结果图形真理出来后，再接上测量定子磁链轨迹和转矩-转速曲线

5、的示波器运行。 3、 仿真将各参数设置好后就可以开始仿真了，给定转速为1400r/min,空载起动，在0.6s时加载602N.m，系统仿真结果如下所示： 图(a) 图(b) 图(c) 图(d) 图(e) 图(f) 图(g) 图(h) 图(i)图(a)：转速响应； 图(b)：A相电流波形； 图(c)：电动机输出转矩； 图(d)：转速调节器输出； 图(e)：转矩调节器输出； 图(f)：磁链调节器ApsiR输出; 图(g)：经2r/3s变换的三相电流给定波形； 图(h)：定子磁链轨迹； 图(i)：转矩转速曲线五、仿真结果分析从以上的仿真结果中可以看到，在矢量控制下，转速上升平稳，加载后略有下降但随即

6、恢复，在0.35s达到给定转速时和0.6s加载时，系统调节器和电流、转矩都有相应的响应。忧郁ATR和ApsiR都是带有限幅限制的PI调节器，在起动中两个调节器都处于饱和限幅状态，因此定子电流的转矩和励磁分量都保持不变，定子电流给定值不变（图(g)），所以在启动过程中，定子电流基本保持不变（图(b)），实现了恒流启动。比较图(h)和图(e)的磁链轨迹，带磁链调节器后，在启动阶段，磁场的建立过程比较平滑，磁链呈螺旋形增加，同时电动机转矩也不断上升；而不带磁链调节器（(图e)）时，在启动初期磁链轨迹波动较大，也引起了转矩的大幅度波动（图(c)）。从转矩转速曲线也可以看到，带磁链调节器的系统起动转矩较大。6、 心得体会通过本次对带转矩内环的转速、磁链闭环控制的矢量控制系统仿真分析。对异步电动机的矢量控制方式有了初步的认识与了解，同时也学习了仿真系统控制的一些基本步骤与方法，对MATLAB仿真软件也有了进一步的认识，进一步熟悉了软件的一些调试方法与技术，比如如何调试仿真运行时间，如何将仿真结果以图的形式整理出来，如何对图形进行美化与处理等等。在这整个过程中，既对异步电动机的矢量控制方式有了初步了解，也对MATLAB仿真软件也有了进一步的认识，收获确实很多，