1、目录 1 异步电动机矢量控制原理 2 2 坐标变换 3 2.1 坐标变换基本思路 3 2.2 三相两相坐标系变换（3/2 变换）. 4 2.3 旋转变换 5 3 转子磁链计算 6 4 矢量控制系统设计 7 4.1 矢量控制系统的电流闭环控制方式思想 7 4.2 MATLAB 系统仿真系统设计 8 4.3 PI 调节器设计 9 5 仿真结果. 10 5.1 电机定子侧的电流仿真结果 . 10 5.2 电机输出转矩仿真结果 . 11 心得体会. 13 参考文献. 14 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 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
2、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 iA、iB、iC ，通过 3/2 变换可以等效成两相静止正交坐标系上的交流 is 和 is，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
3、交坐标系上 的直流电流 ism和 ist。 图 1-1 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型 在三相坐标系上的定子交流电流, ABC iii,通过 3/2 变换可以等效成两相静止 正交坐标系上的交流 s i 和s i 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 sm i和 st i。m 绕组相当于直流电动机的励磁绕组， sm i相当于励磁电流， t 绕组相当于电枢绕组，sti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 1-2 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 sm i和转矩分量 st
4、 i，转 子磁链 r 仅由定子电流分量 sm i产生，而电磁转矩 e T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 2 坐标变换 2.1 坐标变换基本思路 异步电动机三相原始动态模型相当复杂， 分析和求解这组非线性方程十分困 难。在实际应用中必须予以简化，简化的基本方法就是坐标变换。矢量变换是简 化交流电动机复杂模型的重要数学方法，是交流电动机矢量控制的基础。坐标变 换的目的是将交流电动机的物理模型变换成类似直流电动机的模式，这样变换 后，分析和控制交流电动机就可以大大简化。以产生同样的旋转磁动势为准则， 在三相坐标系上的定子交流电流 A i、 B i、 C i，通过三相两相变换可以等效成 两相静止坐标系上的交流电流 i和 i，再通过同步旋转变换，可以等效成同步旋 转坐标系上的直流电流 d i和 q i。如果观察者站到铁心上与坐标系一起旋转，他所 看到的就好像是一台直流电动机。 把上述等效关系用结构图的形式画出来，得到图 2-l。从整体上
