基于Matlab转差频率控制的矢量控制系统的仿真.doc

1转差频率矢量控制系统............................................................................. -0- 控制原理叙述................................................................................ -3- 转差频率控制系统组成................................................................ -5- 3、转差频率矢量控制系统构建.................................................................. -6- 模型参数......................................................................................... -8- 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 环境下对转差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 matlab ——转差率控制的矢量控制系统仿真-1- 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: u saR s +L sP0L mP0i sa u sb=0R s +L sP0L mPi sb u raL mPωL mR r +L rPωL ri ra u rb-ωL m -L m?-ωL rR r +L rPi rb 式中: u sa,u sb,u ra,u rb为定、转子在 M-T 轴上的电压分量; L s为定子自感; L r为转子自感; L m为定、转子互感; ω 1为定子角频率、ω s为转差角频率; P为微分算子; R s,R r为定、转子电阻。磁链方程为: ψ saL s0L m0i sa ψ sb=0L s0L mi sb ψ raL mPωL mR r +L rPωL ri ra ψ rb0L m0L ri rb 式中: ψ sa,ψ ra为定、转子磁链励磁分量; ψ sb,ψ rb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