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4 电流滞环控制模块
图4.5 滞环比较器
如图4.5所示，将给定电流i*与电机定子电流i进行比较，将得到的偏差?i作为滞环比较器的输入，通过其输出来控制功率器件的通断。使得反馈电流呈锯齿状地跟踪给定电流i*。滞环控制具有硬件电路简单，电流响应快，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量等优点。但输出电流中含有较多的高次谐波。
4.2 基于电压模型的无速度传感器矢量控制系统
此系统所包含的子系统与基于电流模型的无速度传感器矢量控制系统相同。由于系统中用于转速估计的电压模型和电流模型被独立出来。所以可以很方便的通过改接连线的方式实现基于电压模型的无速度传感器矢量控制仿真系统。使得反馈磁链、用于估计转矩的磁链以及计算单位矢量的磁链都从电压模型获取。其仿真电路图如下：
n*1.5psir*n*nTe*psir*ism*psirxApsi-PITe*1ist*Tedq0abcsin_cosASRATR-PI0i02r/3si*abcpulsesiabcClockTo Workspace5pulsesTe*psirsin-cosw'1psiqpsidpsirist-K-ten2n2To Workspace2TLMRASpsidiabcpsiqpsirsincoswruA1uB1istuC1+-gABCTmABCmis_abcphis_qdmwmTevoltage modeliabcsincospsiristwrpsirsincosist-K-n1To Workspace3invertercurrent modeln1 图4.6 基于电压模型磁链估计无速度传感器矢量控制系统
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4.3 仿真结果分析
建立了上述的仿真系统电路结构后，接下来就该选取适当的电机参数和调节器参数等系统仿真参数，并对仿真结果进行分析，以确定该控制系统的性能。
最后我们选取一台小功率异步电动机进行仿真研究，电机的电气参数如下:电机 u=380V , f=50Hz ，pn= 2..238kw，Rs= 0.435?，Rr= 0.816?，
2HLlr=0.002H,Lm= 0.069H , J = 0.18kg?m， np = 2，逆变器的直流电压Lls=0.002 ,
为u=520V。定子绕组自感为Ls?Lm?Lls= 0.071H；转子绕组自感为Lr=Lm+Llr=0.071H；
漏磁系数为??1?L2/LsLr = 0.0555；转子时间常数为Tr?Lr/Rr=0.087；转速、转矩和磁m链调节采用PI调节器，做如下仿真试验:
实验-：基于电流模型磁链估计的仿真
初始给定转速为600r/min，负载为0；0.3秒时给定转速突加到1200r/min,0.6秒时突加50Nm的负载。为了验证电流模型在电机参数变化时的性能，还将电机的转子电阻值改为1.206?时进行了仿真。仿真结果如下：
1400
1200 1000800n(r/min)600
200
0 00.10.24000.3
0.40.5t(s)0.60.70.80.91
图4.7 定参数时实际转速和估计转速
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1400
1200
701000 800n(r/min)600400200000.10.20.30.40.5t(s)0.60.70.80.91图4.8 变参数时实际转速和估计转速
100908060Te(Nm)
5040302010000.10.20.30.40.5t(s)0.60.70.80.91
图4.9 定参数时实际转矩和估计转矩
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Te(Nm)12010080
604020000.10.20.30.40.5t(s)0.60.70.80.91 图4.10 变参数时实际转矩和估计转矩
80604020iabc(A)0-20-40-60-8000.10.20.30.40.5t(s)0.60.70.80.91 图4.11 定参数时的三相定子电流
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10.80.60.40.2phiq0-0.2-0.4-0.6-0.8-1-1-0.8-0.6-0.4-0.20phid0.20.40.60.81 图4.12 定参数时定子磁链
从以上仿真结果可知，在定参数时基于电流模型磁链估计的无速度传感器矢量控制系统能很好的完成加载、变速等基本控制功能。启动阶段有较大的定子电流，由此产生较大的启动转矩，使电机加速启动。在0.2秒时转速达到稳定值600r/min,在0.3秒时给定转速突加到1200r/min,在0.3-0.5秒期间是转速加速阶段，这时定子电流增大，产生一定的加速负载，在0.5秒时转速达到稳定值1200r/min。在0.6秒时突加负载到50Nm,这时电机转矩也突加到50Nm,并在50Nm附近有一定波动。转速有轻微的波动后又稳定下来。从仿真结果可以看出，转速和转矩的估计值都能较好地跟踪给定值。和矢量控制理论相一致，验证了改控制系统理论的正确性。
由于电机在运行时，参数会发生改变。从上面改变转子电阻时的仿真结果可以看出，当电机参数发生变化时，基于电流模型磁链估计的矢量控制系统性能下降。转速和转矩的估计值不能很好的跟踪实际值，估计误差增大。当电机突加负载时，由于转速估计的不准确，电机的实际转速下降时，估计转速没能很好的跟随，使得电机转速无法调整到给定值，造成系统的带载性能下降。
实验二：基于电压模型磁链估计的仿真
初始给定转速为600r/min，负载为0；0.3秒时给定转速突加到1200r/min,0.6秒时突加50Nm的负载。