转差频率控制的异步电动机要点

转差频率控制的异步电动机 矢量控制系统仿真实训报告

二级学院

专 业 电气工程及其自动化

班 级 指导教师

2014年6月

摘要

矢量变换控制技术的诞生和发展奠定了现代交流调速系统高性能化的基础。交流电动机是个多变量、非线性、强耦合的被控对象，采用参数重构和状态重构的现代控制理论概念可以实现交流电动机定子电流的励磁分量和转矩分量之间的解耦，实现了将交流电动机的控制过程等效为直流电动机的控制过程，使交流调速系统的动态性能得到了显著的改善和提高，从而使交流调速取代直流调速成为可能。目前对调速性能要求较高的生产工艺已较多地采用了矢量控制型的变频调速装置。实践证明，采用矢量控制的交流调速系统的优越性高于直流调速系统。

本文基于MATLAB 对异步电动机转差频率控制调速系统进行仿真研究。首先分析了异步电动机转差频率控制技术的主要控制方法、基本组成与工作原理。之后对异步电机的动态模型做了分析，进一步介绍了异步电机的坐标变换，对异步电机转差频率矢量控制系统的基本原理进行了阐述，通过仿真工作，证明了其可行性。最后，通过对仿真结果进行分析，归纳出如下结论：单纯的转差频率控制带载能力差，应用转差频率矢量控制可增强电机对转矩的调节能力且无需电压补偿。

关键词：异步电动机 矢量控制 转差角频率 MATLAB

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目 录

一、转差频率控制的异步电动机矢量控制调速系统 ............................ 4 1.矢量控制概述 .................................................................................. 4 2.转差频率控制 .................................................................................. 4 3.转差频率矢量控制系统组成 .......................................................... 5 4.转差频率矢量控制系统工作原理 .................................................. 5 二、基于Simulink的转差频率矢量控制系统仿真 .............................. 7 1.仿真模型的建立 .............................................................................. 7 2.主电路模块....................................................................................... 7 3.转速调节器（ASR）模块 ................................................................ 7 4.函数运算模块 .................................................................................. 8 5.坐标变换模块2r/3s ....................................................................... 9 6.转差频率矢量控制系统仿真参数设置 .......................................... 9 7. 转差频率矢量控制系统仿真模型图 .......................................... 10 三、仿真结果及分析 .............................................................................. 11 1.仿真波形图..................................................................................... 11 2.仿真结果分析 ................................................................................ 14 四、 总结 ................................................................................................. 15 五、参考文献 ........................................................................................... 16

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一、转差频率控制的异步电动机矢量控制调速系统

1.矢量控制概述

矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

矢量控制（VC）方式：矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1和Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流；It1相当于与转矩成正比的电枢电流），然后模仿直流电动机的控制方法，求得直流电动机的控制量，经过相应的坐标反变换，实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。

综合以上：矢量控制无非就四个知识：等效电路、磁链方程、转矩方程、坐标变换（包括静止和旋转）。

2.转差频率控制

转差频率矢量控制的目标就是将交流电动机复杂的转矩控制模型转化为类似直流电动机的简单转矩控制模型。异步电动机定子角频率?1由转子角频率?和转差角频率?s组成（?1=?+?s），通过控制?s来控制电动机转矩，这样在转速变化过程中，电动机的定子电流频率始终能随着转子的实际转速同步升降，使转速的调节更为平滑。也就是说控制了转差角频率相当于控制了转矩。

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