1、1本 科 生 课 程 论 文课程名称运动控制系统学院机自学院专业电气工程及其自动化学号学生姓名指导教师杨影分数2题 目 ：对 异 步 电 动 机 进 行 矢 量 控 制 的 仿 真 研 究 。 电 机 参 数 如 下 ： 1.115sR ，1.083rR ， 0.005974slL H ， 0.005974lrL H ， 0.2037mL H ， 20.02Kg.mJ ，2pn ， 380NU V ， 50Nf Hz ， 额 定 频 率 5 0 Hz， 额 定 转 速 1 4 6 0 转 /分 ， 逆 变 器 采用 SVPWM 控 制 ， 开 关 频 率 为 5 KHz。仿 真 条 件 如 下
2、 ： 转 速 给 定 信 号 为 阶 跃 给 定 ， 0.1s 时 转 速 给 定 为 120rad/s， 0.7s时 转 速 降 为 80rad/s； 电 机 空 载 起 动 ， 0.3s 加 载 5N.m ， 0.5s 减 载 为 2N.m 。 仿 真 时 间为 1s， 仿 真 步 长 0.02m s。（ 1 ） 利 用 电 机 、 SVPWM、 ASR、 转 子 磁 链 计 算 等 基 本 模 块 搭 建 异 步 电 动 机 矢 量控 制 的 仿 真 平 台 。（ 2 ） 给 出 定 子 三 相 电 流 、 转 子 三 相 电 流 、 转 速 、 电 磁 转 矩 仿 真 波 形 。（ 3
3、 ） 给 出 定 子 AB 线 间 电 压 波 形 和 经 过 低 通 滤 波 后 的 电 压 波 形 ， 并 进 行 对 比 分析 。 ， 低 通 滤 波 器 的 截 止 频 率 1 KHz。（ 4 ） 给 出 电 机 负 载 ， 转 速 ， 定 子 q 轴 电 流 给 定 ， 定 子 q 轴 电 流 、 电 磁 转 矩 仿 真波 形 ， 仿 照 直 流 电 动 机 的 启 动 过 程 分 析 异 步 电 动 机 起 动 、 加 载 过 程 中 q轴 电 流 、 电 磁 转 矩 、 转 速 的 变 化 规 律 。 说 明 q 轴 电 流 对 电 磁 转 矩 的 控 制 规律 。 说 明 起
4、动 过 程 中 电 机 是 否 会 过 流 ， 修 改 哪 个 量 可 以 改 变 电 机 最 大 起 动转 矩 。（ 5 ） 给 出 电 机 转 子 磁 链 ， 转 子 磁 链 幅 值 和 角 度 及 定 子 电 流 d 轴 分 量 仿 真 波 形 ，说 明 矢 量 控 制 中 转 子 磁 链 与 d 轴 电 流 的 关 系 ， 说 明 转 子 磁 链 的 控 制 规 律 。（ 6 ） 给 出 加 载 后 电 机 转 矩 、 转 速 q 轴 电 流 、 d 轴 电 流 波 形 ， 分 析 变 化 规 律 。31.利 用 电 机 、 SVPWM、 ASR、 转 子 磁 链 计 算 等 基 本
5、模 块 搭 建 异 步 电 动机 矢 量 控 制 的 仿 真 平 台 。图 1. 三 相 异 步 电 机 仿 真 模 型42.给 出 定 子 三 相 电 流 、 转 子 三 相 电 流 、 转 速 、 电 磁 转 矩 仿 真 波 形图 2.定 子 三 相 电 流 （ 上 1） ， 转 子 三 相 电 流 （ 上 2） ，转 速 （ 上 3） 与 电 磁 转 矩 （ 上 4） 仿 真 波 形3.给 出 定 子 AB 线 间 电 压 波 形 和 经 过 低 通 滤 波 后 的 电 压 波 形 ， 并 进 行 对比 分 析 ， 低 通 滤 波 器 的 截 止 频 率 1K H z。图 3.1 定 子
6、 AB 线 间 电 压 波 形5图 3.2 滤 波 后 AB间 线 电 压从 图 3.1， 图 3.2 可 以 明 显 地 看 出 ， 滤 波 前 各 种 频 率 的 波 形 交 织 在 一 起 ， 而 滤 波 后 的波 形 很 明 朗 ， 频 率 都 保 持 在 1KHz 以 下 。4.给 出 电 机 负 载 ， 转 速 ， 定 子 q轴 电 流 给 定 ， 定 子 q轴 电 流 、 电 磁 转 矩仿 真 波 形 ， 仿 照 直 流 电 动 机 的 启 动 过 程 分 析 异 步 电 动 机 起 动 、 加 载 过 程中 q轴 电 流 、 电 磁 转 矩 、 转 速 的 变 化 规 律 。
7、说 明 q轴 电 流 对 电 磁 转 矩 的控 制 规 律 。 说 明 起 动 过 程 中 电 机 是 否 会 过 流 ， 修 改 哪 个 量 可 以 改 变 电 机最 大 起 动 转 矩 。图 4.1 电 机 负 载 波 形 （ 上 ） 与 转 速 波 形 （ 下 ）6图 4.2 定 子 q轴 电 流 给 定 ， 定 子 q轴 电 流 （ 上 ） ，电 磁 转 矩 （ 下 ） 仿 真 波 形异 步 电 机 空 载 起 动 三 个 过 程 ： 第 1 阶 段 是 电 流 上 升 阶 段 ： 定 子 q 轴 电 流突 加 给 定 时 ， 转 速 几 乎 不 变 ， 而 电 流 迅 速 增 大 。
8、 由 于 q 轴 电 流 是 直 流 ，所 以 电 磁 转 矩 和 电 流 成 正 比 ， 则 电 磁 转 矩 和 q 轴 电 流 都 处 于 增 长 阶 段 。第 2 阶 段 是 恒 流 升 速 阶 段 ： 电 流 上 升 到 最 大 值 并 保 持 恒 定 ， 转 速 线 性 快递 增 大 。 电 磁 转 矩 保 持 不 变 。第 3 阶 段 是 转 速 调 节 阶 段 。由 于 q 轴 电 流 是 直 流 ， 所 以 电 磁 转 矩 和 电 流 成 正 比 。起 动 过 程 中 电 机 不 会 过 流 ， 修 改 q 轴 给 定 电 流 可 以 改 变 电 机 最 大 起 动 转矩 。7
9、5.给 出 电 机 转 子 磁 链 ， 转 子 磁 链 幅 值 和 角 度 及 定 子 电 流 d轴 分 量 仿 真 波形 ， 说 明 矢 量 控 制 中 转 子 磁 链 与 d轴 电 流 的 关 系 ， 说 明 转 子 磁 链 的 控 制规 律 。图 5转 子 磁 链 幅 值 （ 上 1） 、 相 角 度 （ 上 2）定 子 电 流 d轴 分 量 （ 下 ）矢 量 控 制 中 ， 通 过 坐 标 变 换 ， 在 按 转 子 磁 链 定 向 同 步 旋 转 正 交 坐标 系 中 ， 得 到 等 效 的 直 流 电 动 机 模 型 。 仿 照 直 流 电 动 机 的 控 制 方 法 控制 电 磁
10、 转 矩 与 磁 链 ， 然 后 将 转 子 磁 链 定 向 坐 标 系 中 的 控 制 量 反 变 换 得到 三 相 坐 标 系 的 对 应 量 ， 以 实 施 控 制 。 通 过 按 转 子 磁 链 定 向 ， 将 定 子电 流 分 解 为 励 磁 分 量 和 转 矩 分 量 ， 转 子 磁 链 仅 有 定 子 电 流 励 磁 分 量 产生 ， 电 磁 转 矩 正 比 于 转 子 磁 链 和 定 子 电 流 转 矩 分 量 的 乘 积 。6.给 出 加 载 后 电 机 转 矩 、 q轴 电 流 、 d轴 电 流 波 形 ， 分 析 变 化 规 律 。8图 6 负 载 波 形 （ 上 1） 、 转 速 波 形 （ 上 2） 、q轴 电 流 、 转 矩 波 形 （ 上 3） 、 d轴 电 流 波 形 （ 上 4）磁 链 稳 定 时 ， 转 矩 波 形 和 q 轴 电 流 一 致 ， 说 明 磁 链 稳 定 时 ， 转 矩 和q 轴 电 流 成 正 比 。
