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异步电机矢量控制.doc

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武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书 PAGE I 摘 要 因为异步电动机的物理模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统,需要用一组非线性方程组来描述,所以控制起来极为不便。异步电机的物理模型之所以复杂,关键在于各个磁通间的耦合。如果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。 直接矢量控制就是一种优越的交流电机控制方式,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。本文研究了矢量控制系统中磁链调节器的设计方法。并用MATLAB最终得到了仿真结果。 关键词:矢量控制 非线性 MATLAB仿真 武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书 目录 TOC \o 1-3 \h \u HYPERLINK \l _Toc27872 摘 要 PAGEREF _Toc27872 I HYPERLINK \l _Toc132 1 异步电动机矢量控制原理及基本方程式 PAGEREF _Toc132 1 HYPERLINK \l _Toc7728 1.1矢量控制基本原理 PAGEREF _Toc7728 1 HYPERLINK \l _Toc13229 1.2按转子磁链定向的基本方程 2 HYPERLINK \l _Toc17743 2 dp坐标系的异步电动机模型 PAGEREF _Toc17743 4 HYPERLINK \l _Toc8822 2.1坐标变换原理 PAGEREF _Toc8822 4 HYPERLINK \l _Toc1579 2.2建立dq坐标系下电机模型 6 HYPERLINK \l _Toc20516 3 矢量控制系统设计 7 HYPERLINK \l _Toc23802 3.1 矢量控制系统的电流闭环控制方式思想 7 HYPERLINK \l _Toc18216 3.2 MATLAB系统仿真系统设计 8 HYPERLINK \l _Toc9146 3.3 PI调节器设计 PAGEREF _Toc9146 10 HYPERLINK \l _Toc5411 4 仿真结果 PAGEREF _Toc5411 11 HYPERLINK \l _Toc25149 4.1 电机定子侧的电流仿真结果 PAGEREF _Toc25149 11 HYPERLINK \l _Toc13021 4.2 电机输出转矩仿真结果 PAGEREF _Toc13021 12 HYPERLINK \l _Toc1380 4.3 电机的转子转速仿真结果 PAGEREF _Toc1380 13 HYPERLINK \l _Toc1380 4.4 转子转子磁链仿真结果 PAGEREF _Toc1380 14 HYPERLINK \l _Toc15367 心得体会 PAGEREF _Toc15367 16 HYPERLINK \l _Toc23335 参考文献 PAGEREF _Toc23335 17 武汉理工大学《电力拖动与控制系统》课程设计说明书 异步电机矢量控制Matlab仿真实验 1 异步电动机矢量控制原理及基本方程式 1.1矢量控制基本原理 矢量控制系统的基本思路是以产生相同的旋转磁动势为准则,将异步电动机在静止三相坐标系上的定子交流电流通过坐标变换等效成同步旋转坐标系上的直流电流,并分别加以控制,从而实现磁通和转矩的解耦控制,以达到直流电机的控制效果。所谓矢量控制,就是通过矢量变换和按转子磁链定向,得到等效直流电动机模型,在按转子磁链定向坐标系中,用直流电动机的方法控制电磁转矩与磁链,然后将转子磁链定向坐标系中的控制量经变换得到三相坐标系的对应量,以实施控制。其中等效的直流电动机模型如图1-1所示,在三相坐标系上的定子交流电流,通过3/2变换可以等效成两相静止正交坐标系上的交流和再通过与转子磁链同步的旋转变换,可以等效成同步旋转正交坐标系上的直流电流和。m绕组相当于直流电动机的励磁绕组,相当于励磁电流,t绕组相当于电枢绕组,相当于与转矩成正比的电枢电流。其中矢量控制系统原理结构图如图1-2所示。 图1-1 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型 图1-2矢量控制系统原理结构图 通过转子磁链定向,将定子电流分量分解为励磁分量和转矩分量,转子磁链仅由定子电流分量产生,而电磁转矩正比与转子磁链和定子电流转矩分量的乘积,实现了定子电流的两个分量的解耦。简化后的等效直流调速系统如图1-3所示。 图1-3简化后的等效直流调速系统 1.2按转子磁链定向的基本方程 异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型包括电压方程、磁链方程和电磁转矩方程。
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