基于Matlab異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的仿真

1、基于 Matlab 轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制系統(tǒng)的仿真概述：常用的電機(jī)變頻調(diào)速控制方法有電壓頻率協(xié)調(diào)控制 （即 v F 比為常數(shù) ） 、轉(zhuǎn)差頻率控制、 矢量控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制等。 其中， 矢量控制是目前交流電動(dòng)機(jī)較先進(jìn)的一種控制方式。 它又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的、 無速度傳感器和有速度傳感器等多種矢量控制方式。其中基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式是在進(jìn)行U f 恒定控制的基礎(chǔ)上，通過檢測(cè)異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度n ，并得到對(duì)應(yīng)的控制頻率 f ， 然后根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩， 分別控制定子電流矢量及兩個(gè)分量間的相位，對(duì)輸出頻率f 進(jìn)行控制的。 采用這種控制方法可以使調(diào)速系統(tǒng)消除動(dòng)態(tài)過程中轉(zhuǎn)矩電流的波動(dòng)， 從

2、而在一定程度上改善了系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能， 同時(shí)它又具有比其它矢量控制方法簡便、結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高等特點(diǎn)。Simulink 仿真系統(tǒng)是Matlab 最重要的組件之一，系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的模型庫，能夠幫助用戶在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建新的模型庫，描述、模擬、評(píng)價(jià)和細(xì)化系統(tǒng)，從而達(dá)到系統(tǒng)分析的目的。在此利用 Matlab Simulink 軟件構(gòu)建了轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，并對(duì)此仿真模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。矢量控制是目前交流電動(dòng)機(jī)的先進(jìn)控制方式， 一般將含有矢量交換的交流電動(dòng)機(jī)控制都稱為矢量控制， 實(shí)際上只有建立在等效直流電動(dòng)機(jī)模型上， 并按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)準(zhǔn)確定向地控制， 電動(dòng)機(jī)才能獲得最優(yōu)的動(dòng)態(tài)性能

3、。 轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單且易于實(shí)現(xiàn)，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變頻器上采用基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式?；诖?，本文在 Mtalab/Simulink 環(huán)境下對(duì)轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究。1 轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)由于異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。轉(zhuǎn)差頻率矢量控制是按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的間接矢量控制系統(tǒng)， 不需要進(jìn)行復(fù)雜的磁通檢測(cè)和繁瑣的坐標(biāo)變換，只要在保證轉(zhuǎn)子磁鏈大小不變的前提下， 通過檢測(cè)定 子電流和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)角速度，通過兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（M-T坐標(biāo)系）上的數(shù)學(xué)模型 運(yùn)算就可以實(shí)現(xiàn)間接的磁場(chǎng)定向控制。其控制的基本方程式

4、如下：UsaRs+LsPLmP0isaUsb0Rs+LsP0LmPUraUrbI J式中：UsaLmP LmRr+LrP-Cl) L rU sbUra, Urb為定、轉(zhuǎn)子在 LriraRr+LrP7irbM-T軸上的電壓分量；Ls為定子自感;Lr為轉(zhuǎn)子自感;Lm為定、轉(zhuǎn)子互感；1為定子角頻率、心為轉(zhuǎn)差角頻率；P為微分算子；Rs,Rr為定、轉(zhuǎn)子電阻。磁鏈方程為:saLm0i sasb0Ls0Lmi sbLmPL LmRr+L rPL LrrarbL J式中：山i rb0 Lrsa,巾ra為定、轉(zhuǎn)子磁鏈勵(lì)磁分量；巾sb,巾rb為定、轉(zhuǎn)子磁鏈轉(zhuǎn)矩采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流電

5、動(dòng)機(jī)相匹配，而 且可以控制異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。由于矢量控制方式所依據(jù)的是準(zhǔn)確的被控異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器在使用時(shí)需要準(zhǔn)確地輸入異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)， 有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器。鑒于電機(jī)參數(shù)有可能發(fā)生變化， 會(huì)影響變頻器對(duì)電機(jī)的控制性能，目前新型矢量控制通用變頻器中已經(jīng)具備異步 電動(dòng)機(jī)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)辨識(shí)、自適應(yīng)功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅(qū) 動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前可以自動(dòng)地對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，并根據(jù)辨識(shí)結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)，從而對(duì)普通的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效的矢 量控制。以異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制為例:它首先通過電機(jī)的等效電路來得出一些磁鏈方程， 包

6、括定子磁鏈， 氣隙磁鏈， 轉(zhuǎn)子磁鏈， 其中氣息磁鏈?zhǔn)沁B接定子和轉(zhuǎn)子的。 一般的感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流不易測(cè)量，所以通過氣息來中轉(zhuǎn)，把它變成定子電流。然后，有一些坐標(biāo)變換，首先通過3/ 2變換，變成靜止的d-q坐標(biāo)，然后通過前面的磁鏈方程產(chǎn)生的單位矢量來得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的類似于直流機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流分量和磁場(chǎng)電流分量，這樣就實(shí)現(xiàn)了解耦控制，加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。最后再經(jīng)過2 /3變換，產(chǎn)生三相交流電去控制電機(jī)，這樣就獲得了良好的性能。矢量控制（V。方式：矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia 、Ib 、 Ic 、 通過三相二相變換， 等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1 和 Ib1

7、 ，再通過按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換， 等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、 It1（ Im1 相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流； It1 相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法， 求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量， 經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換， 實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。 其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)， 分別對(duì)速度， 磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。 通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈， 然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。綜合以上：矢量控制無非就四個(gè)知識(shí)：等效電路、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程、坐標(biāo)變換（包括靜止和旋轉(zhuǎn)）。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。 然而在實(shí)際應(yīng)用中，

8、由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)， 系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大， 且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。2 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本原理調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能主要取決于其對(duì)轉(zhuǎn)矩控制能力。 由于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流成正比關(guān)系， 控制電流即可控制轉(zhuǎn)矩控制， 較易實(shí)現(xiàn)， 而交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制比真流電動(dòng)機(jī)要復(fù)雜。 轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的目標(biāo)就是將交流電動(dòng)機(jī)復(fù)雜的轉(zhuǎn)矩控制模型轉(zhuǎn)化為類似直流電動(dòng)機(jī)的簡單轉(zhuǎn)矩控制模型。 從原理上說， 矢量控制方式的特征是： 它把交流電動(dòng)機(jī)解析成與直流電動(dòng)機(jī)一樣， 具有轉(zhuǎn)矩發(fā)生機(jī)構(gòu)， 按照磁場(chǎng)和其正交的電流的積就是轉(zhuǎn)矩這一最基本的

9、原理， 從理論上將電動(dòng)機(jī)的一次電流分離成建立磁場(chǎng)的勵(lì)磁分量和與磁場(chǎng)正交的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩分量，然后分別進(jìn)行控制。2.1 控制原理敘述轉(zhuǎn)差頻率控制控制思想就是從根本上改造交流電動(dòng)機(jī)，改變其產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的規(guī)律,設(shè)法在普通的三相交流電動(dòng)機(jī)上模擬直流電動(dòng)機(jī)控制轉(zhuǎn)矩的規(guī)律。 異步電動(dòng)機(jī)的基本方程式為：i 1r-LML m r(DilmT e=npListTr r1 Tr PLm(3)L m i St匚r一(4)r=_Lmi晅Trp1式中：i1r、i1m分別為轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量；Lm、Lr分別為定、轉(zhuǎn)子電感；r為轉(zhuǎn)子總磁鏈；s為轉(zhuǎn)差角頻率；為轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)；Te為電磁轉(zhuǎn)矩；np為異步電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)；P

10、為微分算子；L1 m為定子繞組漏感。 任何電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)均服從以下基本運(yùn)動(dòng)方程：Te Tl Jd-(6)np dt式中Tl為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，J為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由式(6)可知，要提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，主要是控制轉(zhuǎn)速的變化率odt顯然，通過控制Te就能控制,因此調(diào)速的動(dòng)態(tài)特性取決于其對(duì)Te的控制能力。 dt電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率s很小，因此s也很小，轉(zhuǎn)矩的近似表達(dá)式為:TeKmm R2式中：Km為電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)，m為氣隙磁通，R2為折算到定子邊的轉(zhuǎn)子電阻。只要能夠保持 m不變，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就與 s近似成正比，即控制s就能控制Te,也就能控制,與直流電動(dòng)機(jī)通過控制電流即可控制轉(zhuǎn)矩類似

11、。 dt控制轉(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。把轉(zhuǎn)矩特性(即機(jī)械特性)：Te f( s)畫在下圖中:圖2-1按恒m值控制的Te=f ( s)特性可以看出：在s較小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行段上，轉(zhuǎn)矩Te基本上與s成正比，當(dāng)Te達(dá)到其最大值Temax時(shí)，s達(dá)到smax值。由相關(guān)公式可以得至IJ：smaxTe maxRrLir(8), , 工 2K mm2Lir(9)在轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)中，只要給可以基本保持Te與s的正比關(guān)系,限幅，使其限幅值為：sm smax 旦，就Llr也就可以用轉(zhuǎn)差頻率控制來代表轉(zhuǎn)矩控制。這是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之一。上述規(guī)律是在保持 m恒定的前提下才成立的，于是問題又

12、轉(zhuǎn)化為，如何能保持m恒定？我們知道，按恒 Eg/ 1控制時(shí)可保持 m包定。在等效電路中可得:Eg/Us Is(Rs j iLis) Eg Is(Rs j iLis)i(10)1由此可見，要實(shí)現(xiàn)包 Eg/ 1控制，須在U/ 1 =恒值的基礎(chǔ)上再提高電壓 U 以補(bǔ)償定子電流壓降。如果忽略電流相量相位變化的影響， 不同定子電流時(shí)包 G/ 1控制所需的電 壓-頻率特性以=f ( 1, Is)?？偨Y(jié)起來，轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律是：(1)在sW sm的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩 Te基本上與 s成正比，條件是氣隙磁通 不變。(2)在不同的定子電流值時(shí)，按函數(shù)關(guān)系U = f ( 1, Is)控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁

13、通 m恒定。2.2 轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)組成頻率控制轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出信號(hào)是轉(zhuǎn)差頻率給定s ,與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào). 一 . . . . . . * 一. * * 相加，即得定子頻率給定信號(hào)1 ,即s 1電壓控制一一由1和定子電流反饋信號(hào)Is從微機(jī)存儲(chǔ)的 U = f ( 1 , Is)函 數(shù)中查得定子電壓給定信號(hào) U*,用Us*和1*控制PWW壓型逆變器，即得異步 電機(jī)調(diào)速所需的變壓變頻電源。-4、.公式s1所示的轉(zhuǎn)差角頻率s與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)相加后得到定子、 . . * . . .一 一 . . . . . . .頻率輸入信號(hào) 1這一關(guān)系是轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)突出的特點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn)。它表明，在調(diào)速過程中，定子頻

14、率1隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 同步地上升或下降，有如水漲而船高， 因此加、減速平滑而且穩(wěn)定。同時(shí)，由于在動(dòng)態(tài)過程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR飽和，系統(tǒng)能用對(duì)應(yīng)于 sm的限幅轉(zhuǎn)矩Tem進(jìn)行控制，保證了在允許條件下的快速性。由此可見，轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)能夠像直流電機(jī) 雙閉環(huán)控制系統(tǒng)那樣具有較好的靜、動(dòng)態(tài)性能，是一個(gè)比較優(yōu)越的控制策略，結(jié) 構(gòu)也不算復(fù)雜。然而，它的靜、動(dòng)態(tài)性能還不能完全達(dá)到直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的水平， 存在差距的原因有以下幾個(gè)方面：(1)在分析轉(zhuǎn)差頻率控制規(guī)律時(shí)，是從異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩公式出發(fā)的，所謂的“保持磁通m恒定”的結(jié)論也只在穩(wěn)態(tài)情況下才能成立。在動(dòng)態(tài)中 m如何變化還沒

15、有深入研究，但肯定不會(huì)恒定，這不得不影響系統(tǒng)的 實(shí)際動(dòng)態(tài)性能。(2) US = f ( i, Is)函數(shù)關(guān)系中只抓住了定子電流的幅值，沒有控制到 電流的相位，而在動(dòng)態(tài)中電流的相位也是影響轉(zhuǎn)矩變化的因素。(3)在頻率控制環(huán)節(jié)中，取 s 1 ,使頻率得以與轉(zhuǎn)速同步升降，這 本是轉(zhuǎn)差頻率控制的優(yōu)點(diǎn)。然而，如果轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)不準(zhǔn)確或存在干擾， 也就會(huì) 直接給頻率造成誤差，因?yàn)樗羞@些偏差和干擾都以正反饋的形式毫無衰減地傳 遞到頻率控制信號(hào)上來了。3、轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)構(gòu)建轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的原理圖如圖3-1所示。該系統(tǒng)主電路采用了 SPW施壓型逆變器，這是通用變頻器常用的方案。轉(zhuǎn)

16、速采用了轉(zhuǎn)差 頻率控制，即異步機(jī)定子角頻率1由轉(zhuǎn)子角頻率和轉(zhuǎn)差角頻率s組成(1 = CD+CD),這樣在轉(zhuǎn)速變化過程中，電動(dòng)機(jī)的定子電流頻率始終能隨轉(zhuǎn)子的實(shí)際 轉(zhuǎn)速同步升降，使轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)更為平滑。圖3-1轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)的控制部分由給定、PI調(diào)節(jié)器、函數(shù)運(yùn)算、二相/三相坐標(biāo)變換、PWM脈沖發(fā)生器等環(huán)節(jié)組成。其中給定環(huán)節(jié)有定子電流勵(lì)磁分量im*和轉(zhuǎn)子速度n*。放大器G1、G2和積分器組成了帶限幅的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR電流電壓模型轉(zhuǎn)換由 函數(shù)Um興Ut*模塊實(shí)現(xiàn)。函數(shù)運(yùn)算模塊ws*根據(jù)定子電流的勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量計(jì)算轉(zhuǎn)差s,并與轉(zhuǎn)子頻率想加得到定子頻率1,再經(jīng)積分器得到定子電壓

17、矢量轉(zhuǎn)角。模塊sin、cos、dq0/abc實(shí)現(xiàn)了二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系至三相靜止坐標(biāo)系 的變換。dq0/abc是輸出是PMW6生器的三相調(diào)制信號(hào)，因?yàn)檎{(diào)制信號(hào)幅度不能 大于1,在dq0/abc輸出后插入衰減環(huán)節(jié)G4在模型調(diào)試時(shí)，可以先在此處斷輸 出和PMWg生器的三相調(diào)制輸入信號(hào)幅值小于 1的要求，計(jì)算G4的衰減系數(shù)。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：(1)主電路SPW施壓型逆變器，開關(guān)器件采用IGBT,這是通用變頻器常用 的方案； * * . . .(2)轉(zhuǎn)速米用轉(zhuǎn)差頻率矢重控制，即 s 1 ,在轉(zhuǎn)速變換過程中，異 步電動(dòng)機(jī)的定子電流頻率始終跟隨轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速而同步升降，從而使轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)更加平滑。圖中：、分別為轉(zhuǎn)子

18、角頻率給定和轉(zhuǎn)子角頻率負(fù)反饋；心、院分別為定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量；為轉(zhuǎn)差角；s為轉(zhuǎn)差角頻率；1、 分別為定子角頻率和轉(zhuǎn)子角頻率正反饋；U1m、U1s分別為定子電壓的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì) 磁分量。根據(jù)式(1) - (4)和圖3-1可知，在保持磁通恒定的條件下，電動(dòng)機(jī)的Te由Ile計(jì)算，磁通也可以通過Ilm計(jì)算。轉(zhuǎn)速可以通過PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，輸出Iit然后計(jì)算得到s,即:i1tTjm4轉(zhuǎn)差頻率矢量控制調(diào)速系統(tǒng)仿真和分析4.1 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)的仿真模型晅 ktMTiil 'Ikiiifillb4,|Iif中聞 ”K圖4-4電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)的仿真模型4.2 模型參數(shù)轉(zhuǎn)子磁鏈模

19、型的計(jì)算參數(shù)設(shè)置：異步電動(dòng)機(jī)為 3*746KW,220V 50HZ二對(duì)極(np 2),定子繞組電阻Rm 0.435, Lm 0.004mH ,轉(zhuǎn)子繞組電阻Rr 0.816 ,轉(zhuǎn)子繞組漏感 Lm 0.004mH , Lm 0.069mH , J=0.19Kg.m2,逆 變器直流電源為510V,定子繞組電感為Ls Lm Ls 0.071mH,LR 0.071mH , 漏磁系數(shù)為0.056, Tr 0.087。其中，G1、G2 G3 G4 G5 G6的放大倍數(shù)分別 為35、0.15.、0076、2、9.55、1/9.55。根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算得到：_ _ *_ _ _ _Um 0.435* u1 0.0

20、56*0.071* u2 * u3_ _ *_ _ _ _ _ _ _Ut 0.071* Ui * U4 0.435* U2 0.056* 0.071 * U3*Ws u2 /(0.087 * u1)仿真定轉(zhuǎn)速為1400r/min時(shí)的空載啟動(dòng)過程，在啟動(dòng)后 0.45s時(shí)加載T1=65N*M該系統(tǒng)較復(fù)雜，容易出現(xiàn)收斂問題，經(jīng)試用各種計(jì)算方法，最終選用 步長算法ode5,步長取e-5。4.2仿真結(jié)果：1600140012001000800600400200-20 00123456t/s4 X 10(a)1ILILAi-JL 網(wǎng).，n葉： 一打工?止/ V T?I 1 ,i -加矚腳-1 / v-1

21、-r1r1r1201008060402001234564t/sX 10(b)81o o o6 4 2oo-2o-4o-64o1Xvso o o8 6 4o2oo-2o-4o-6o-8ATCDacp(d)o420w* aXzvs(f)41302010* sw106 4o1Xxl/KQa14o1Xvs(h)(i)(j)(k)從仿真結(jié)果中可以得到電機(jī)在起動(dòng)和加載過程中，轉(zhuǎn)速、電流、電壓和轉(zhuǎn)矩的變化過程。圖(a)中可以看到，轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化逐漸增大。當(dāng) t=O.36s時(shí)，轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速1400 r min 左右，而當(dāng)t=O 5 s 時(shí)，由于此時(shí)電動(dòng)機(jī)開始加載，所以使得轉(zhuǎn)速有所波動(dòng)，隨后趨于穩(wěn)定。圖

22、(c) 顯示，電機(jī)空載起動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)，電流值下降為起動(dòng)電流20A。而電動(dòng)機(jī)加載后，電流迅速上升，隨后維持在左右。同樣，圖 (b) 中，在加載后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨之增加，達(dá)到給定值Te=80 N-m。圖(e)反應(yīng)了系統(tǒng)坐標(biāo)變換模塊和函數(shù)運(yùn)算模塊變換后輸出信號(hào)波形，經(jīng) 2r3s 變換后的三相調(diào)制信號(hào)的幅值在調(diào)節(jié)過程是逐步增加的，信號(hào)幅值的提高，保證了電動(dòng)機(jī)電流在起動(dòng)過程中保持不變。圖 (i) 與圖 (k) 分別反映了電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性， 圖 (i)可以看出， 定子磁鏈的軌跡一開始并不規(guī)則， 而且在不斷變化， 但是隨著時(shí)間的變化， 磁鏈軌跡開始呈現(xiàn)規(guī)則圖

23、形， 保持穩(wěn)定， 這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)在零狀態(tài)起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)有一個(gè)建立過程， 在建立過程中磁場(chǎng)變化是不規(guī)則的， 隨著時(shí)間的推移，磁場(chǎng)逐漸規(guī)則如圖 (i) 所示。而磁場(chǎng)的變化則會(huì)影響轉(zhuǎn)矩的變化，圖 (k) 所示轉(zhuǎn)矩在一開始即電動(dòng)機(jī)零狀態(tài)起動(dòng)時(shí)， 大幅度變化， 當(dāng)磁場(chǎng)變化逐漸規(guī)則時(shí)， 轉(zhuǎn)矩變化也開始在小范圍內(nèi)波動(dòng)， 幾乎保持穩(wěn)定。 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性反映了通過矢量控制能使電動(dòng)機(jī)保持恒轉(zhuǎn)矩起動(dòng)，并且調(diào)節(jié)ASR 的輸出限幅可以改變最大輸出轉(zhuǎn)矩。針對(duì)直接轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)，在分析轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)方法原理的基礎(chǔ)上， 構(gòu)建了轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型， 并對(duì)這種模型進(jìn)行了仿真研究與分析。 在仿真實(shí)驗(yàn)過程中， 為了獲得較好的仿真波形，作者進(jìn)行了大量的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)；系統(tǒng)中 PI 調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)K1、積分系數(shù)K2與坐標(biāo)變換模塊輸出信號(hào)的放大系數(shù)需