对异步电动机进行矢量控制的仿真研究

1本科生课程论文课程名称运动控制系统学院机自学院专业电气工程及其自动化学号学生姓名指导教师杨影分数2题目：对异步电动机进行矢量控制的仿真研究。电机参数如下：1.115sR，1.083rR，0.005974slLH，0.005974lrLH，0.2037mLH，20.02Kg.mJ，2pn，380NUV，50NfHz，额定频率50Hz，额定转速1460转/分，逆变器采用SVPWM控制，开关频率为5KHz。仿真条件如下：转速给定信号为阶跃给定，0.1s时转速给定为120rad/s，0.7s时转速降为80rad/s；电机空载起动，0.3s加载5N.m，0.5s减载为2N.m。仿真时间为1s，仿真步长0.02ms。（1）利用电机、SVPWM、ASR、转子磁链计算等基本模块搭建异步电动机矢量控制的仿真平台。（2）给出定子三相电流、转子三相电流、转速、电磁转矩仿真波形。（3）给出定子AB线间电压波形和经过低通滤波后的电压波形，并进行对比分析。，低通滤波器的截止频率1KHz。（4）给出电机负载，转速，定子q轴电流给定，定子q轴电流、电磁转矩仿真波形，仿照直流电动机的启动过程分析异步电动机起动、加载过程中q轴电流、电磁转矩、转速的变化规律。说明q轴电流对电磁转矩的控制规律。说明起动过程中电机是否会过流，修改哪个量可以改变电机最大起动转矩。（5）给出电机转子磁链，转子磁链幅值和角度及定子电流d轴分量仿真波形，说明矢量控制中转子磁链与d轴电流的关系，说明转子磁链的控制规律。（6）给出加载后电机转矩、转速q轴电流、d轴电流波形，分析变化规律。31.利用电机、SVPWM、ASR、转子磁链计算等基本模块搭建异步电动机矢量控制的仿真平台。图1.三相异步电机仿真模型42.给出定子三相电流、转子三相电流、转速、电磁转矩仿真波形图2.定子三相电流（上1），转子三相电流（上2），转速（上3）与电磁转矩（上4）仿真波形3.给出定子AB线间电压波形和经过低通滤波后的电压波形，并进行对比分析，低通滤波器的截止频率1KHz。图3.1定子AB线间电压波形5图3.2滤波后AB间线电压从图3.1，图3.2可以明显地看出，滤波前各种频率的波形交织在一起，而滤波后的波形很明朗，频率都保持在1KHz以下。4.给出电机负载，转速，定子q轴电流给定，定子q轴电流、电磁转矩仿真波形，仿照直流电动机的启动过程分析异步电动机起动、加载过程中q轴电流、电磁转矩、转速的变化规律。说明q轴电流对电磁转矩的控制规律。说明起动过程中电机是否会过流，修改哪个量可以改变电机最大起动转矩。图4.1电机负载波形（上）与转速波形（下）6图4.2定子q轴电流给定，定子q轴电流（上），电磁转矩（下）仿真波形异步电机空载起动三个过程：第1阶段是电流上升阶段：定子q轴电流突加给定时，转速几乎不变，而电流迅速增大。由于q轴电流是直流，所以电磁转矩和电流成正比，则电磁转矩和q轴电流都处于增长阶段。第2阶段是恒流升速阶段：电流上升到最大值并保持恒定，转速线性快递增大。电磁转矩保持不变。第3阶段是转速调节阶段。由于q轴电流是直流，所以电磁转矩和电流成正比。起动过程中电机不会过流，修改q轴给定电流可以改变电机最大起动转矩。75.给出电机转子磁链，转子磁链幅值和角度及定子电流d轴分量仿真波形，说明矢量控制中转子磁链与d轴电流的关系，说明转子磁链的控制规律。图5转子磁链幅值（上1）、相角度（上2）定子电流d轴分量（下）矢量控制中，通过坐标变换，在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电动机模型。仿照直流电动机的控制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反变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。通过按转子磁链定向，将定子电流分解为励磁分量和转矩分量，转子磁链仅有定子电流励磁分量产生，电磁转矩正比于转子磁链和定子电流转矩分量的乘积。6.给出加载后电机转矩、q轴电流、d轴电流波形，分析变化规律。8图6负载波形（上1）、转速波形（上2）、q轴电流、转矩波形（上3）、d轴电流波形（上4）磁链稳定时，转矩波形和q轴电流一致，说明磁链稳定时，转矩和q轴电流成正比。