论文转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真是关于异步电动机方面的的相关大学硕士和相关本科毕业论文以及相关异步电动机论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要：目前矢量控制是交流电动机的先进控制方式,含有矢量变换的交流电机控制一般都称为矢量控制.异步电动机的矢量控制是交流调速的发展方向之一, 针对基于转差频率的矢量控制,设计出一种控制模型,并利用MATLA仿真软件进行了分析.结果表明,转差频率的矢量控制方式具有良好的动静态性能,有良好的实用价值.
关键词：异步电动机；转差频率；矢量控制
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.122
1 引言
近年来,现代变流调速技术发展迅速,其动态特性已经显著的改善,在实际工业现场,交流电动机调速已经得到广泛的应用.常用的电动机机变频调速控制方法有电压频率协调控制 （即u/f比为常数）、转差频率控制、矢量控制以及直接转矩控制等[1].其中转差频率控制技术具有结构简单、方法简便、精度高等特点.基于此,本文对转差频率矢量控制进行研究分析和仿真,并对仿真结果进行分析.
2 转差频率控制的异步电动机矢量控制的基本原理
转差频率矢量控制,如果能够保持转子磁链不变,设法改造交流电动机,对其产生转矩的规律进行改变,相当于在交流电动机上模拟直流电动机控制转矩的方法.
控制的基本方程式如下：
（2.1）
（2.2）
（2.3）
（2.4）
式中,Te为电磁转矩；P为微分算子；Lm、Lr为定子和转子的自感；Ψr为转子总磁链；ωs为转差角频率；
基本转矩方程为：
（2.5）
由公式2.4可知,控制转速的变化率,就可以提高调速的动态特性.Te作为变量,改变它的值就可以控制dω/dt.通过改变转差角频率ωs来控制Te,最终完成对电动机的转速控制,这就是转差频率矢量控制.
3 控制系统构建
矢量控制调速系统的结构模型如下图3.1.主电路采用的是SPWM电压型逆变器[2].从图中可以看出,ω1等于ωs+ω,即定子角频率等于转差频率+转子角频率.转子转速发生变化是,定子的电流频率能随着一起升降,整个调速过程更为平滑.工业用的变频器通常会使用这个方案.
根据系统原理图和式（2.1）至式（2.4）进行分析,转子磁链保持不变的情况下,定子电流i1t决定电机转矩的大小（2.1）,通过i1t可以计算出ωs的大小（2.4）,转子总磁链Ψr可由i1m可以计算出.通过公式间的转换,在磁通大小不变的前提下,最终可以得到
4 调速系统仿真
4.1 建立仿真模型
根据系统原理图,构建本次仿真模型,分别由转速调节模块、函数运算模块、坐标变化模块等构成.通过三相交流电拖动三相异步电动机,主电路采用交-直-交电路.下面分模块进行模块构建说明.
4.2 函数运算模块
如图4.1所示,函数f（u）对电流的励磁分量进行计算得到转差角频率ωs,累加转子频率后得到算出定子频率ω1,最后根据公式转关对结果进行积分运算,得到定子电压矢量转角θ,完成函数运算.
4.3 坐标变换模块
如图4.2所示,模块由G3、dq0-to-abc、sin、cos模块等构成,主要是利用Simulink中的函数公式,搭建数学变换模型.实现二相旋转坐标系到三相静止坐标的转换,dq0-to-abc的输出是PMW的三相调制信号,G3对输出信号进行衰减,使其的幅值小于1,满足输出信号的要求.衰减系数可在调试时,先断开输出,根据信号的大小计算衰减系数.
4.4 转速调节器模块
如图4.3所示,模块由放大器G1、G2、积分器和ASR构成,G2通过积分后和G1输出累加通过ASR得到,转矩电流的给定值,完成转速调节模块的作用.
系统图中的其他模块,在Simulink 模型库里都有现成模型,所以PWM模块、三相异步电动机模块、整流模块、测量模块等就不一一例举,通过将上述模块整合到一起,可建立对转差频率矢量控制系统原理图的仿真模型,完成仿真.如图5.1所示.仿真的参数表5.1所示.
5 仿真结果
在Simulink中建立仿真模型后,对系统进行仿真.在启动0.35s时加载TL等于65N*m,给定环节有励磁分量im*和转子速度n*.仿真原理图如图5.1所示.
5.1 仿真过程
5.1.1 只加入比例环节
（1）K等于0.5.
由图可知,此时系统在还没有稳定时就加入了负载,可见系统响应过慢
（2）K等于1.
此時在加入负载前系统已经稳定,但加入负载后,转速不能恢复到原来的值,不能跟踪给定.
（3）K等于40.
此时加入负载后,在加入负载的一瞬间,转速略有下降,但过一会儿基本能恢复.
5.1.2 加入积分环节
（1）Ki等于10.
在加入负载前,转速略微超出了给定转速.
（2）Ki等于1.
此时系统已基本满足要求,但有一定的超调.
（3）Ki等于0.1.
相比于Ki等于1,系统的超调量减小,且在加入负载 后输出更为平稳.可见,以满足设计要求.
从上面的调节中可以看出,比例系数K越大,系统响应速度越快,而Ki越小,超调量越小,PI调节器最终参数为K等于40,Ki等于0.1.
5.2 仿真结果
仿真实验最后得到了转速波形图、转矩输出波形图、输出定子三相电流波形图、输出转子三相电流波形图、转子磁链轨迹图和定子磁链轨迹图.从仿真图上可以看出,当外部转矩加载时,转矩、电流经有约1秒钟的调整,期间电流、电压均短暂下降,短暂调整后随之增加,转矩也跟着调整并恢复不变.期间转速波动的最大值约为10r/min.
另外,也图中也可以看出,电动机在刚启动时,绕组的旋转磁场的建立是不规则的,转矩的波动变化也较大,约0.2秒后,磁场、转矩、转速趋于平稳,磁场呈现规律的变化.
6 总结
本文试图通过建立转差频率矢量控制调速系统的仿真模型,对转差频率矢量控制调速系统进行仿真,仿真过程中,对比例积分环节不同的值也进行了尝试,得出了较为满意的结果.结果表明转差频率控制的矢量控制系统具有良好的静、动态控制性能.
参考文献：
[1]洪乃刚.电力电子、电机控制系统的建模和仿真[M].北京：机械工业出版社,2006.
[2]邹桂平,曾鑫.异步电动机转差频率的矢量控制仿真[J].机电工程技术,2009,38（11）：19-20.
[3]陈伯时.电力拖动自动控制系统（第四版）[M].北京：机械工业出版社,2009.
[4]王会涛,钱希森,王吉校,王永民.转差频率控制的异步电动机矢量控制调速系统的研究和仿真[J].电气应用,2007,26（11）：80-83.
总结:本文是一篇关于异步电动机论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
参考文献：
1、 三相异步电动机常见故障与处理方法 摘要：电动机是生产机械的原动机，是电力拖动的重要组成部分，其作用是将电能转换成机械能。电动机可分为交流电动机和直流电动机，随着控制技术的发展，交。
2、 四卷筒卸船机电差动控制 摘 要:针对电差动技术在起重机大功率电机驱动方面的应用优势, 提出1种四电机差动协调工作和转矩平衡控制方法 该方法以PLC和变频器作为主要控制设。
3、 异步电动机断条和静偏心复合故障电流特征 摘 要：为了研究笼型异步电动机断条和静态偏心复合故障特征，采用多回路数学模型和改进的绕组函数法对复合故障下的定子电流特征进行了机理分析和仿真研究。
4、 风电并网频率控制问题 摘要：在过去几十年内，风电是增长最快、应用最广泛的新兴可再生能源，人们希望风力发电机连接到电网上时，能够像传统发电机一样，提供可靠的电能，确保系。
5、 初中数学教学中的转差经验 摘要：学生学不好数学，不能全怪学生，教师首先要自己找原因，教师的任务就是把学生从不懂教懂，从不会教会，学生答不出教师的问题，教师先要检查自己的教。
6、 三相异步电动机定子绕组嵌线方法 摘 要：三相异步电动机定子绕组的嵌线对于中职学生来说是一项非常重要的技能。把电动机的定子绕组嵌入定子铁芯槽内，是学生在实操过程中迫切需要解决的问。