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1、异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统仿真指导书、实验目的：L深入理解异步电动机的矢量控制策略。2 .了解基于MATLA的真实现异步电动机矢量控制变频调速系统的构成。3 .掌握异步电动机矢量控制系统的分析、设计、调试方法。、实验开发设计原理：(1)本实验的异步电机FOC交流调速控制系统总框图如下图所示：图1异步电机FOC交流调速控制系统框图采用双闭环结构，空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制策略，内环是调节电流的电流环,外环是调节转速的转速环，都采用PI控制调节。(2)程序设计内容本实验的程序设计主要包含以下模块：Clark-Park变换模块；转子磁链位置计算模块(磁通观测定向)；速度PI调节器
2、模块；转矩电流PI调节器模块；励磁电流PI调节器模块；磁链PI调节器模块；Park逆变换卞块；svpwm模块。三、仿真设计举例：鼠笼异步电动机铭牌数据为：额定功率PN3kW,额定电压UN380V,额定电流In6.9A,额定转速nN1400r/min,额定频率fN50Hz,定子绕组Y联接。由实验测得定子电阻Rs1.85,转子电阻Rr2.658,定子漏感L1s0.0102H,电感Ls0.294H,转子漏感L0.006H,转子自感L.0.2898H,定、转子互感Lm0.2838H,转子参数已折合到定子侧，系统的转动惯量J0.1284kgm2,初始转差率s=1o设计三相电流闭环控制的矢量控制系统。用M
3、ATLAB仿真软件，建立异步电动机的仿真模型(参考exercise6_4_0)。解：由题知：额定转速nN1400r/min,额定频率fN50Hz,则电动机极对数np2额定转速mgnN146.6(rad/s)；设三相正弦对称电流npm293.2(rad/s)；ImSin(2fNt)9.758sin(100t)、ImSin(2fNticImSin(2fNt23-)29.758sin(1009.758sin(100isis12.321232ImSin(2ImSin(2fNt转子电磁时间常数TrLrRr电动机稳定运行在额定工作状态时LmisLmisTrr,得TrrTrLmis2r2rsincosImS
4、in(20.28982.658fNtfNt)23230.109(s),12Tr20.283811.951sin(100t)293.20.10911.951sin(100t)11.951cos(100t)0.2838(11.951)cos(100t)_2_21293.20.1090.0033sin(100t)0.1060cos(100t)LmisTrLmis2Tr20.2838(11.951)cos(100t)293.20.1090.283811.951sin(100t)_2_21293.20.1090.0033cos(100t)0.1060sin(100t)22_0.0033sin(100t)
5、0.0006996sin(100t)cos(100t)0.106022cos(100t)0.00332cos2(100t)0.0006996sin(100t)cos(100t)0.10602sin2(100t)22_2-r0.00330.10600.10610.0033cos(100t)0.1060sin(100t)0.10610.0311cos100t)0.9991sin(100t)0.0033sin(100t)0.1060cos(100t)0.10610.0311sin(100t)0.9991cos100t)ismistcossiniscossin11.951sincosissincoss
6、in(100t)cos(100t)11.9510.03110.99910.3717(A)11.94021、ACR(电流调节器)按典型I型系统设计由课本运动控制系统P179式(6-81)知异步电动机的传递函数为:1oLssX其中XPI调节器，其传递函数可写成图中电流调节器ACR采用WACRKp(cs1)cS电流环的开环传递函数为WopcKp(cs1)csTsscs由工程设计法P80,知Ts和Toi一般比Tl小得多,性环节，其时间常数为TiTsToi所以选择WopcKpKvRcs(Tis1)Kcs(TiS一，其中：KC1)Kv1R1(Tls1)(ToiS1)可以当做小惯性群而近似的看做是一个惯cT
7、l,便校正成典型I型系统，因此KpKvRT；般情况下，希望超调量i5%,可选择,10.707,KCTi0.5,则KC。2Ti式中Kv为逆变器放大倍数KvUdc-y-,Udc(600V)为逆变器直流侧电压；Ts为PWM周期取0.0001s；考虑到电磁时间常数TlL/R=0.0036sec,电流闭环控制等效为一阶惯性环节1二KcTTi2i1Ts1其时间常数取Ti=0.001sec,电流环按典型型系统设计，0.0005sec,因此选择为电流滤波器时间常数%0.0004sec。所以电流环的PI参数:RcKCKp广cTlKvKp口L/R,Ki,。代入参数得cL0.016,R4.4,Kc1250,Kp0.
8、057,c=0.0036,Ki15.8。Kn( nS 1)WASR2、ASR （速度调节器）按典型II型系统设计nS转速环开环传递函数为WopnKn( nS 1)1n p LmnsTis1Tons1 LnpJs2.Knnp Lm r ( ns 1)；, 2 ，一 LnLrJs (* 1) Tons 1其中Ti把时间常数为其中Tn Ti0.001s , Ton为转速环滤波器时间常数, Ti和Ton的两个小惯性环节合并起来，Ton 0.009s。和电流环中一样，近似成一个时间常数为 T n的惯性环节,Ton0.01s。再令转速环开环增益 K NKn npLm rnLrJWopnKn( nS 1)按
9、跟随和抗扰性能都较好的原则,取中频宽n hTn 5 0.010.05s, KnJi nsh=5,则h 12一 22h T n1)rr 2 1200s2-Kn nLrJKn2npLm r1200 0.05 0.2898 0.1284_2 _2 0.2838 0.106118.537Knn12000.0560s1K(s1)s磁链环开环传递函数为WopK(s1)Lms(TiS1)(TrS1)Tos1其中转子电磁时间常数Lr0.28980.109（s）,电流闭环控制等效惯性时间常Rr2.658数Ti0.001sec,To为转子磁链环滤波器时间常数，取To0.004s。和电流环中一样,把时间常数为Ti和
10、To的两个小惯性环节合并起来，近似成一个时间常数为T的惯性环节，其中TTiTo0.005s,（磁链环按典型二型系统设计，磁链闭环控制等效时间常数T2T0.01s)。选择WopTr0.109s,便校正成典型I型系统，因此KLmKs(Ts1)s(Ts1)其中：KKLm;在一般情况下，希望超调量i5%,可选择0.707,KT11K100(s1)2TKKTr1000.109L38.41,LmLm0.2838KTr0.109s,Ki352.364、异步电机矢量控制仿真模型如下图：（注此版本是MATLAB2012b）rnwuybrti，utlphjPuisi髀中3ri.EMMUrrfcrBib阳忙.14)
11、&ISVptweijui首先从模块库中拖出异步电动机模型其搜索路径为：Simscape库-SimpowerSystems-Machines-AsynchronousMachineSIUnits.如下图。力臼国回生二二二二i二二二二一h0)臼粕逆变器(IGBTInverter)搜索路径为：Simscape库-SimpowerSystems-Machines-PowerElectronics-UniversalBridge.如下图。双击此模块按下图配置。%|Bbck叫AitM由1hiEitff*6CtaiTtTEalSridfeIiZlitik.lThzrblDckiipZe*mtzbnfeecf
12、stJec-ttdpitptelerticiiicideiCss-4上最呼土ILjszilhbeicucitfuewrKirduiruiIImIvuthtWidricf.FEtifrtelipfct即白mtbgr困ueaThwnodalasdisrE9lM4FatK)毗30Dlicfliinjthe皿&口出!.indwrnMLm成曲。sdhynrtflraliwuldbtjptaxerci；3Kedrwnui上*15rtl”lf,与彳际.e今- |jBGcnefiiM；marrJI|-A-SwiI|Hkwf|EallSLZCdd- |-yrfciEar|iHtaMJuCTwMAH- |1sri
13、tA-ucEjieiiyuwp.=sneru-|j-Cffluim-JCwmaMj|CvtfttViwtraM,Iicllv&rBdlliJfelKp.HimiMtbWft-L4UVfttiM*,VeMhirefWilsfflMM-一串画容园即RirWiilka耻Lb/pF生已uu.JSfi-bbasrE31式JdlRqI.MwJiLUOjuubt-rrg咪M(Huf%*nElEtm11cifeMlrt-XTMjilhisjLe-5Farffifi叫1g3|DtIW讹阳1aVM1Tf(i)yTt(b1I-.1.逆变器直流侧电源搜索路径为:VoltageSource.如下图。Simscape库-SimpowerSystems-ElectronicalSour
