基于MATLAB的交流异步电机系统建模分析案例
目录
基于MATLAB的交流异步电机系统建模分析案例 1
1.1基于MATLAB的交流异步电机系统模型的建立 1
1.2交流异步电机系统模型模块 2
1.2.1交流异步电机本体模块 2
1.2.2矢量控制模块 3
1.2.3Park变换模块 4
1.2.4坐标变换模块 4
1.2.5电流滞环控制模块 6
1.2.6速度控制模块 6
1.2.7转矩计算模块 7
1.2.8电压逆变模块 7
1.3仿真结果分析 8
1.1基于MATLAB的交流异步电机系统模型的建立
在Matlab的Simulink环境下，分析交流异步电机数学模型并建立交流异步电机控制系统的仿真模型，整体控制框图如图4-1所示。系统采用双闭环控制方案，转速环由PI调节器构成，电流环由电流滞环调节器构成。根据交流模块化系统建模的设计理念，将交流控制器子系统模块划分组成为各个不同模块功能独立的子系统模块，其中主要包括：交流异步电机本体模块、矢量控制模块、Park变换模块、坐标变换模块、电流滞环控制模块、速度控制模块、转矩计算模块和电压逆变模块。通过这些模块组合，就可在Matlab中搭建出交流异步电机控制系统的仿真模型，并实现双闭环的控制算法。
Inverter
InverterDCIinkvwoltageInverterlegs
F
sum
HysteresscentrolerJ
Motormodel
Hysteresiscontroler
afa-beta
Hysoeresiscortroller2
abc
cortrole
Toroue
Sum
Tarque,speedcalc.
120
Referencespeed(rads)Electnical
Mechanicalspeed(1/p)
Decouplingnetwork
Cumentdecouplngnetwork
PI
controller
Speed
0.4
Fuxr[Wb]
abe
TO
alfa_beta
speed
position
calculatlon
LoadTorque[Nm]
Parktransfom
Poslion(rad)
Motormodel
Sum1
Sum2
Sum3
to
图4-1Matlab中交流异步电机仿真建模整体控制框图
1.2交流异步电机系统模型模块
1.2.1交流异步电机本体模块
交流异步电机本体模块是整个控制系统仿真模型中最重要的部分，反映了交流电机的本质属性。交流异步电机本体模块的输入为电机转速w,和坐标变换模块输出的
dq两相相电压Usa、U,输出为dq两相相电流iai,转子绕组磁链中a、中n,模块结构框图
如图4-2所示。
图4-2中，负责求取dq两相相电流的模块，对交流异步电机数学模型的电压方程式进行abc/dq变换，可得到两相电机的电压方程式：
(4-1)
式中：
a、中，——dq两相转子绕组磁链；R,—一定子绕组电阻；Lc=L?-L2/L,L,——定子绕组电感；L,——转子绕组电感；Lm——定转子间互感。
Sum4
Sum4Intr
i_sSS3R
KLm^Rr
L5LSR
TransferFcn1
L?Lr
LSHRranstrfa
produd1
]sum3
Poduc2
心Lr
Sum5Int1
⑤lambda_sd
out_5
①i_sdout_1
②lambda_rdout_2
④i_9out_4
③lambda_qo⑥ut3lambda_9out_6
ksum2LmRr
LSRTransfeFrn2
Vsq
i③n3_SSR
CSR
TransferFcn4
1/Lr
i②n_2-
?RsRs
1Lr
TransferFen3
TransferFcn
Sum
Sum
RS
图4-2交流异步电机本体模块结构框图
图4-2中，负责求取转子绕组磁链中a、中，的模块，对交流异步电机数学模型的磁链方程式进行abc/dq变换，可得两相电机的转子磁链方程式：
(4-2)
1.2.2矢量控制模块
交流异步电机是一个高阶、非线性、强耦合、多变量的系统，采用矢量控制方法可使之降低、解耦，使控制方法变得更为简单、精确，使电机系统具有更优的动态品质。矢量控制
的基本思想