拖动系统课程设计
报告书
题目： 无速度传感器感应电机矢量控制系统设计与仿真 专业： 姓名： 学号： 指导教师：
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课程设计任务书
课题名称 异步电机矢量控制系统设计与仿真 矢量变频器技术是基于DQ轴理论而产生的,它的基本思路是把电机的电流分解为D轴电流和Q轴电流,其中D轴电流是励磁电流,Q轴电流是力矩电流,这样就可以把交流电机的励磁电流和力矩电流分开控制,使得交流电机具有和直流电机相似的控制特性,是为交流电机设计的一种理想的控制理论,大大提高了交流电机的控制特性。矢量控制，也称磁场定向控制。它是七十年代初由西德 F.Blasschke等人首先提出，以直流电动机和交流电动机比较的方法分析阐述了这一原理，由此开创了交流电动机等效直流电动机控制的先河。本课题就是以这类高性能矢量型变频器为研究对象。 主要任务 与目标 一、该同学的主要任务 1、查找文献，掌握异步电动机矢量控制变频调速系统的基本控制原理。 2、设计异步电机矢量控制系统的硬件系统。 3、应用MATLAB软件对所设计的系统进行建模。 4、对系统进行仿真试验，分析系统的动静态性能。 二、目标 1、系统可以实现异步电动机的高性能变频控制； 2、系统具有良好的调速性能； 3、系统具有较好的控制精度； 本课题以DSP为控制器，采用转子磁场定向的矢量控制方式，设计异步电动机的变频调速系统。该同学的主要承担硬件系统设计与MATLAB仿真试验。 主要内容： 主要内容 1、设计系统交直交主电路、驱动电路； 2、设计转子磁场定向控制算法设计； 3、速度调节器、电流调节器设计； 4、负载变化等抗干扰性能的仿真试验。
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主要参 考资料 计划进度： 一、主要参考文献 1、电力拖动控制系统；陈伯时，机械工业出版社； 2、电气传动的脉宽调制控制技术，吴守，机械工业出版社；3、电力电子技术，浣喜明，高等教育出版社； 4、电动机的DSP控制，王晓明，北京航空航天出版社； 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 实习地点 系 意 见 系主任签名： 年 月 日 指导教师 签 名 内容 任务布置与介绍 系统总体方案设计 异步电机数学模型推导 SVPWM算法设计 电流调节器设计 速度调节器设计 磁链观测器设计 仿真调试与试验 撰写课程设计报告 答辩 年 月 日 主管院长签名： 年 月 日 学院 盖章
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摘要
矢量变换控制(Transvector Control)，也称磁场定向控制。它是由德国学者F.Blaschke等人在1971年提出的一种新的优越的感应电机控制方式，是基于dq轴理论而产生的，它的基本思路是把电机的电流分解为d轴电流和q轴电流，其中d轴电流是励磁电流，q轴电流是力矩电流，这样就可以把交流电机的励磁电流和力矩电流分开控制，使得交流电机具有和直流电机相似的控制特性，是为交流电机设计的一种理想的控制理论，大大提高了交流电机的控制特性。一般将含有矢量变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的控制，电动机才能获得最优的动态性能。本文介绍了矢量控制系统的原理及模型的建立，搭建了带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制无速度传感器调速系统的Simulink模型，并用MATLAB最终得到了仿真结果。
关键词：感应电机; 矢量控制; 磁链观测; 速度估算
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目录
摘要 ...................................................................................................................... iv 目录 ........................................................................................................................v 1 异步电机及Simulink模型 ...............................................................................1 1.1 异步电动机的稳态等效电路 .........................................................................1 1.1.1 等效电路中各参数物理意义 ......................................................................1 1.1.2 感应电机功率流程 ......................................................................................1 1.2 Simulink仿真基础 ..........................................................................................2 1.2.1 异步电动机Simulink模型 .........................................................................2 1.2.2 异步电动机模型参数设置 ..........................................................................3 1.3 电机测试信号分配器模块及参数设置 .........................................................4 2 矢量控制 ............................................................................................................5 2.1 矢量控制的基本思路 .....................................................................................5 2.2 矢量坐标变换原理 .........................................................................................7 2.2.1 定子绕组轴系的相变换(A-B-C和?-?坐标系间的变换) ......................7 2.2.2 转子绕组轴系的变换(A-B-C和d-q坐标系间的变换) ............................8 3 电流正弦PWM技术 ........................................................................................8 4 转子磁链模型的建立 ........................................................................................9 4.1 基于电压电流模型设计转子磁链观测器 .....................................................9 4.2 基于转差频率设计的转子磁链观测器 .......................................................10 5 转矩计算模块 .................................................................................................. 11 6 转速推算器的设计 .......................................................................................... 11 6.1 基于转矩电流误差推算速度的方法 ........................................................... 11 6.2 基于模型参考自适应方法(MARS)的速度估算 .........................................12 6.3 基于空间位置角?s的速度估算方法 ..........................................................13 7 感应电机矢量控制系统的Simulink仿真 .....................................................13 8 结论 ..................................................................................................................19 参考文献 ..............................................................................................................19 附录1 基于??0的感应电机数学模型 ...........................................................20 附录2 基于dq0的感应电机数学模型 .............................................................21 附录3 基于dq0的转子磁链定向感应电机数学模型 .....................................22
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