异步电机矢量控制系统仿真与应用..doc

异步电机矢量控制系统仿真与应用 摘要：文章主要介绍了矢量控制的基本方程，并根据这些方程建立模型参考自适应系统(MRAS)来估计转子磁链，最后通过Matlab／Simulink仿真与基于DSP的无速度传感器异步电动机矢量控制实验进行对比分析，验证了该仿真和实际电机控制系统的调试都具有足够辨识精度，高动静态性能和高控制效果。 关键字：矢量控制；无位置传感器控制；自适应系统；simulink 0引言 在异步电动机矢量控制系统中需要转速信息来保证转子磁链的准确定向，传统的测试方法是在电机轴上安装速度传感器。这不仅降低了抗干扰和可靠性，还增加系统复杂性和成本，不适应恶劣环境，且在许多环境下实际安装测试设备也有困难。迄今为止，国内外学者已经做了大量这方面的研究，提出了多种典型的估计算法。本文提出的基于，n模型自适应系统对转子磁链位置估算的算法，能较好地实现矢量控制励磁电流和转矩电流的解耦。并通过TMS320LF2812 DSP系统硬件平台加上位PC中的LabView及CAN．USB通信模块进行在线调试方法，保证了磁链观测的准确性。 1矢量控制 20世纪70年代，德国西门子公司F.Blaschke等提出的“感应电机 磁场定向的控制原理” 和美国P.C.Custman与A.A.Clark申请的专利“感应电机定子电压的坐标变换控制” 奠定了矢量控制（VC）的基础。其主要思想就是通过坐标变换将异步电动机等效为一台直流电动机，再分别控制转矩电流分量和磁链电流分量，使电机的电磁转矩与转矩电流分量成相互独立可控关系，从而得到与直流电动机相应的控制特性。像直流电动机那样进行快速的转矩和磁链控制，因此矢量控制也被称为解耦控制或磁场定向控制（FOC）。“矢量控制”已在交流电机高性能变频调速领域得到了广泛应用，特别是在异步电动机变频调速系统中用得最多，因此该内容是电气自动化专业的重点。 2三相异步电机的坐标变换 异步电动机三相原始动态数学模型相当复杂,分析和求解这组非线性方程十分困难。异步电动机数学模型之所以复杂,关键是因为有一个复杂的电感矩阵,它体现了影响磁链和受磁链影响的复杂关系。因此,要简化数学模型,必须从简化磁链关系入手,简化的基本方法就是坐标变换。任意对称的多相绕组,通入平衡的多相电流,都能产生旋转磁动势,当然以两相最为简单。由于两相绕组相互垂直,消除了绕组间的互感,从而减少了绕组间的耦合。不同电动机模型彼此等效的原则是:在不同坐标下所产生的旋转磁动势完全一致。 3 转速估计 本文因在磁链估计中应用了模型参考自适应，用PI控制器调节。而2速度估计采用矢量开环转速估计，因基于定子参考模型的感应电机数学方程，该转子速度辨识性能受电机转子事件参数的影响，其数学方程如下： 该估计器结构结合前面磁链辨识准确的前提下跟其他先进謦术相比比较简单，容易实现且具下良好的动静态性能。 4空间矢量脉宽调制SVPWM SVPWM是空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation)的简称SVPWM的主要思想是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制