3.转差频率矢量控制系统组成
转差频率控制的异步电动机矢量控制调速系统的原理组成框图如图1所示。该系统主电路采用了SPWM电压型逆变器，这是通用变频器常用的方案。系统的控制部分由给定、PI调节器、函数运算、二相/三相坐标变换、PWM脉冲发生器等环节组成。其中给定环节有定子电流励磁分量im*和转子速度n*。放大器G1、G2和积分器组成了带限幅的转速调节器ASR。电流电压模型转换由函数Um*、Ut*模块实现。函数运算模块ws*根据定子电流的励磁分量和转矩分量计算转差?s，并与转子频率?相加得到定子频率?1，再经积分器得到定子电压矢量转角?。模块sin、cos、dq0/abc实现了二相旋转坐标系至三相静止坐标系的变换。dq0/abc是输出是PMW发生器的三相调制信号，因为调制信号幅度不能大于1，在dq0/abc输出后插入衰减环节G3。在模型调试时，可以先在此处判断输出和PMW发生器的三相调制输入信号幅值小于1的要求，计算G3的衰减系数。
图1 转差频率控制的矢量控制系统组成原理框图
4.转差频率矢量控制系统工作原理
该系统主电路采用了SPWM电压型逆变器，转速采用了转差频率控制，即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。
模仿直流电动机的控制策略，得到等效直流电动机的控制量即为?s，经过
5
相应的坐标反变换，就能够控制异步电动机了，由于进行坐标变换的是电流的空间矢量，所以这样通过坐标变换实现的控制系统就叫做矢量控制系统。
上图中：?*、??分别为转子角频率给定和转子角频率负反馈；i1mi1t分别为定子电流的励磁分量和转矩分量；?为转差角；?s为转差角频率；?1、??分别为定子角频率和转子角频率正反馈；Um1、Ut1分别为定子电压的励磁分量和转矩分量。
由异步电动机的矢量控制方程式：
从矢量控制方程式中可以看到，在保持转子磁链?r不变的控制下，电动机转矩直接受定子电流的转矩分量i1t控制，并且转差?s可以通过定子电流的转矩分量
i1t计算，转子磁链?r也可以通过定子电流的励磁分量i1m来计算。在系统中以转速调节器ASR的输出为定子电流的转矩分量i1t，并通过计算得到转差?s。如果采取磁通不变的控制，则p?r?0，由方程式可得：?r=Lmi1m，?s=i1t/Tri1m。
由于矢量控制方程得到的是定子电流的励磁分量，而本系统采用了电压型逆变器，需要相应的将电流控制转换为电压控制，其变换关系为：
usm?Rsi1m-?1?Lsist
ust??1Lsism?(Rs??Lsp)is1t
式中，Usm、Ust为定子电压的励磁分量和转矩分量；?为漏磁系数，
??1-Lm/LsLr，Usm、Ust经过二相旋转坐标系/三相静止坐标系的变换，得到
SPWM逆变器的三相电压控制信号，并控制逆变器的输出电压。
6
二、基于Simulink的转差频率矢量控制系统仿真
1.仿真模型的建立
根据转差频率矢量控制的基本概念和系统的原理框图，构建转差频率矢量控制调速系统的仿真模型，其主电路采用SPWM逆变电路，输出三相交流电压拖动异步电动机。控制部分由给定、P I 调节器、函数运算、两相／三相坐变换、PWM脉冲发生器等环节组成。
2.主电路模块
主电路是在电器设备或电力系统中直接承担电能的交换或控制任务的电路。与整流相对应，把直流电变成交流电称为逆变。而基于转差频率间接矢量控制调速系统的研究所涉及到的逆变则为PWM逆变。所谓PWM控制就是对脉冲的宽度进行调试的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调试，来等效的获得所需的波形。 主电路模块仿真模型图如图2所示
测量模块
图2 主电路模块仿真模型图
PWM
3.转速调节器（ASR）模块
转速调节器由放大器G1、G2，饱和积分器，饱和限幅模块组成PI调节器。根据转子角频率W，经过转速调节器得到定子电流的转矩分量。其模块仿真模
7
型如图3所示。
图3 ASR模块仿真图
4.函数运算模块
Ws*函数运算模块根据定子电流的励磁分量im*和转矩分量it*计算转差角频率?s，并与转子频率?相加得到定子频率?1(?1????s)。根据定子频率和矢量转角的关系，对?1进行积分，最终得到定子电压矢量转角?。Ws*函数运算模块仿真模型如图4所示。
图4 Ws*函数运算模块仿真模型图
8
相关推荐：
loading