无速度传感器的矢量控制系统mATLAB 仿真.pdf

无 速 度 传 感 器 的 矢 量 控 制 系 统 MATLAB仿真 电气工程学院 姓名：雾里飘月 无速度传感器的矢量控制系统 在异步电动机传动系统中,为了满足高性能控制的要求,需要采用 速度的闭环控制,因此就需要测量异步电动机的转速,然而传统的电 动机转速测量装置多采用测速发电机或光电编码器,它不但增加了系 统的成本、降低系统的可靠性,还存在安装与维护上的困难且不适用 于恶劣环境,因此近年来无速度传感器交流调速系统得到了飞速发 展。无速度传感器交流调速系统的核心问题是如何利用容易测得的电 量准确地获取电机的转速信息。所以无速度传感器异步电机矢量控制 是近年来研究的热点,越来越多的学者将眼光投向无速度传感器控制 系统的研。 一般说来, 异步电动机无速度传感器控制系统, 把获得转速(或 同时获得磁链) 的方法分为三大类 一是利用电机的运动方程进行 转速的推算; 二是利用电机的状态方程直接进行转速的计算; 三是 利用自适应状态观测器观测磁链并同时对转速进行辨识。还有其它一 些方法是这几类方法的变形、混合或是不便于把它归结为其中的某一 种类型。 本文提出了一种异步电机无速度传感器矢量控制转速估算方法, 其转速估算和磁链观测基于异步电机按转子磁场定向的动态数学模 型;并在MATLAB /Simulink中对整个无速度传感器矢量控制系统进行 了仿真。 无速度传感器的矢量控制matlab仿真图如下所示： 1 控制方法 当二相同步旋转坐标系按转子磁场定向时,异步电机的数学模型 为: 式中: Ls , Lr , Lm , Rs , Rr ———分别为定、转子的电感、互 感和电阻; ω1,ωs,ωr, ^ω———分别为同步转速、转差、真实转速和估 算转速; usd,isq,isd,isq ———分别为按转子磁场定向后定子电压和 电流的d、q轴分量; Ψrd,θ———分别为按转子磁场定向后转子磁链的d轴分量、d轴与 固定坐标α轴夹角; Tr ,p,TL———分别为转子电磁时间常数、极 对数和负载转矩; σ, J ———分别为漏磁系数和转动惯量。 式(5)中,用ω1 - ωs 代替ωr ,并分离isq的系数,得: 式(6)表明,可以根据电感量、励磁电流isd、转矩电流isq、转子磁链 Ψrd和转矩电流isq的微分计算得到同步转速ω1。结合式(1) ,得估 算转速: 由同步转速得磁链角: 电压变换和电流变换环节根据θ将电压和电流变换为按转子磁场定 向的同步旋转坐标系下的量;磁链转差计算环节根据式( 2)和式 (3),由励磁电流和转矩电流及电机参数得到转子磁链幅值和转差; 同步转速计算环节根据式( 6)得到ω1 ;θ等于同步转速的积分, 根 据式( 8 ) 得到; 根据式(7)可以得到估算转速ω^。 为了验证上述方案的可行性,根据前述数学模型和系统结构,在 MATLAB/Simulink中建立仿 真模型,进行仿真实验。 考虑到笼型电机转子侧短路,电压为0,异步电机动态数学模型可 表示为: 基于以上动态模型建立异步电机仿真模型,可以通过MATLAB /Simulink中的示波器观察系统运行过程中各变量的波形,如基于式 (7)的估算转速、基于式(11)的电磁转矩和基于式 (12)的实际转速等。 给定不同转速,任意时刻改变负载,可以得到运行过程中各变量 的波形。仿真结果证明此仿真系统性能良好 仿真结果图形如下： n1 n Te