基于Matlab转差频率控制的矢量控制系统的仿真【毕业论文，绝对精品】.docx

基于Matlab转差频率控制的矢量控制系统的仿真【毕业论文，绝对精品】.docx概述:
常用的电机变频调速控制方法有电压频率协调控制（即v/F比为常数）、转 差频率控制、矢量控制以及直接转矩控制等。其中，矢量控制是目前交流电动机 较先进的一种控制方式。它又有基于转差频率控制的、无速度传感器和有速度传 感器等多种矢量控制方式。其中基于转差频率控制的矢量控制方式是在进行U /f恒定控制的基础上，通过检测异步电动机的实际速度n,并得到对应的控制 频率f,然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位， 对输出频率f进行控制的。采用这种控制方法可以使调速系统消除动态过程中转 矩电流的波动，从而在一定程度上改善了系统的静态和动态性能，同时它又具有 比其它矢量控制方法简便、结构简单、控制精度高等特点。
Simulink仿真系统是Matlab最重要的组件之一，系统提供了标准的模型库， 能够帮助用户在此基础上创建新的模型库，描述、模拟、评价和细化系统，从而 达到系统分析的目的。在此利用Matlab / Simulink软件构建了转差频率矢量控 制的异步电机调速系统仿真模型，并对此仿真模型进行了实验分析。
矢量控制是目前交流电动机的先进控制方式，一般将含有矢量交换的交流 电动机控制都称为矢量控制，实际上只有建立在等效直流电动机模型上，并按转 子磁场准确定向地控制，电动机才能获得最优的动态性能。转差频率矢量控制系 统结构简单且易于实现，控制精度高，具有良好的控制性能、因此，早起的矢量 控制通用变频器上采用基于转差频率控制的矢量控制方式。基于此，本文在 Mtalab/Simulink环境下对转斧频率矢量控制系统进行了仿真研究。
1转差频率矢量控制系统
由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。 转差频率矢量控制是按转子磁链定向的间接矢量控制系统，不需要进行复杂的磁 通检测和繁琐的坐标变换，只要在保证转子磁链大小不变的前提下，通过检测定 子电流和旋转磁场角速度，通过两相同步旋转坐标系（M-T坐标系）上的数学模型 运算就可以实现间接的磁场定向控制。其控制的基本方程式如下：
r 「
Usa
厂
Rs+LsP
0
LmP
A
0
Z" 、
Isa
Usb
=
0
Rs+LsP
0
LmP
isb
Ura
LmP
3 Lm
Rr+LrP
CO Lr
lra
Urb
x. 丿
^2^3 Lm
-Lm
-3 Lr
Rr+L
irb
< 丿
式中：Usa，Usb，Ura, Urb为定、转子在M-T轴上的电压分量；Ls为定子自感； Lr为转子自感；Lm为定、转子互感；31为定子角频率、3s为转差角频率；P为 微分算子；氏，Rr为定、转子电阻。
磁链方程为：
Wsa
Ls
0
Lm
A
0
Isa
Wsb
二
0
Ls
0
Lm
isb
Wra
LmP
3 Lm
Rr+ LrP
CO Lr
ra
屮rb
L°
Lm
0
Lr
irb
k. 丿
式中：Wsa，Vra为定、转子磁链励磁分量；Wsb，Wrb为定、转子磁链转 矩分量；
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹 配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的 被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的 参数，有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。鉴于电机参数有可能发生 变化，会影响变频器对电机的控制性能，目前新型矢量控制通用变频器中已经具 备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有这种功能的通用变频 器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨 识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行 有效的矢量控制。
以异步电动机的矢量控制为例：
它首先通过电机的等效电路来得出一些磁链方程，包括定子磁链，气隙磁链, 转子磁链，其中气息磁链是连接定子和转子的。一般的感应电机转子电流不易测 量，所以通过气息来中转，把它变成定子电流。
然后，有一些坐标变换，首先通过3/2变换，变成静止的d-q坐标，然后 通过前面的磁链方程产生的单位矢量来得到旋转坐标下的类似于直流机的转矩 电流分量和磁场电流分量，这样就实现了解耦控制，加快了系统的响应速度。
最后再经过2/3变换，产生三相交流电去控制电机，这样就获得了良好的 性能。
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la、 lb、Ic、通过三相一二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ial和Ibl, 再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同