原创《基于matlabsimulink异步电动机双闭环控制仿真》：这是一篇与异步电动机论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
摘 要：调压调速是电动机双闭环控制的本质,这种调速方法可实现电动机起动时磁链上升过程更加平滑稳定,其反馈控制可提高系统的抗干扰性能及定位精度.文章对异步电动机的调速系统进行了研究,使用MATLAB/SIMULINK工具分别对双闭环调速系统进行建模和仿真.仿真结果表明双闭环调速系统具有良好的动态、静态性能,电机起动过程平稳、动态响应效果好,另外,文章中的一些仿真模块修改后也同样可以用于其它控制系统中,方便、灵活,可移植性较强.
关键词：异步电动机；simulink；双闭环控制
中图分类号：TM343 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）32-0007-02
引言
MATLAB是美国Math Works公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件,集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体,构成了一个方便的、界面友好的系统仿真和平台.MATLAB的推出得到了各个领域的广泛关注,其强大的扩展功能为各个领域的应用提供了基础[1-3].其中Simulink工具箱,不同于其他软件,它具有多种特性,如高度模块化：各个模块具有丰富的功能；可视化：用户能够通过软件直接看到所需控制系统.可封装：可自行设置各种参数.用户只需从模块库中选择合适的模块,并组合在一起即可实现系统的仿真,简单易操作[4].本文主要简单介绍了如何利用Simulink工具箱来建立异步电动机的双闭环仿真模型的方法和步骤,并对控制系统的动静态特性进行了仿真和分析.
1 双闭环控制系统的基本原理
转矩内环的转速控制以及矢量控制的电气原理如图1所示,其中,电流滞环控制型逆变器是电路的主要控制方式.对于控制电路,矩阵控制的关键在于速度调节器对转矩的控制,速度环的输出前加了转矩内环,和此同时转矩会产生一个反馈信号及时反馈给转速调节器.电机的定子的控制主要是通过对電路中磁链调节器的控制输出,并对电流和磁链分别施加了控制环节.磁链调节器和转矩调节器的输出分别是定子电流的转矩分量ist*和励磁分量ism*.其中ist*和ism*在经过2r/3s变换后可得到三相定子电流的给定值isA*、isB*、isC*,同时通过电流滞环控制PWM逆变器来控制电机定子的三相电流.
2 建模及仿真
2.1 模型的建立
（1）MATLAB软件启动后,在主窗口界面中点击按钮 ,即可打开Simulink Library Browser窗口.在打开的窗口中点击 按钮,即进入仿真界面.
（2）在Simulink仿真界面左侧的模块库中选择相应的工具箱,在打开的工具箱中将所需的工具元件拖拉到右侧的编辑界面中.另外,相同的工具元件还可以进行复制和粘贴.
（3）根据需要对各个元件进行参数设置.
（4）最后将各个元件按照逻辑关系用连线连接起来,即可完成整个控制系统模型的建立.
图2所示为异步电动机双闭环矢量控制的仿真模型图,从图中可以看出,整个主电路主要由直流电源、逆变器、电机和电机测量模块组成.电动机对于有输出上限的转速调节器、磁链调节器以及转矩调节器都需要用PI调节器来调节,三个调节器是矢量控制的关键,对于旋转磁场所产生的磁链是呈螺旋线上升的,函数的运算需要转矩转换,dq0_to_abc模块用于2r/3s的坐标变换.
2.2 仿真及波形分析
在仿真计算之前需对控制系统模型进行参数设定.如一般将仿真计算的起始时间设定在1s以内,仿真算法选择ode23tb或其他.设定完毕后,在Simulink编辑窗口上方点击开始仿真按钮 ,即开始动态仿真过程.在Simulation工具箱中还开发有电压或电流测量工具,可对需要观测的参数进行记录和显示,记录的结果既可在Scope示波器中进行显示还可以数组的形式保存到Matlab软件工作区进行计算分析.其中电机相关的参数：逆变器直流电源设定为510V,定子绕组自感设定为0.071mH,转子绕组自感设定为0.071mH,漏磁系数设定为0.056,转子时间常数设定为0.087,转速给定值设定为1400,磁链给定值设定为1.5,电动机在空载起动,要求在0.6s时加载60 N*m.各调节器的参数设定如表1所示.
由图3-图5可以看出,在转速的矢量控制下波形图呈平稳上升趋势,在加载后则下降一定时间但不久后又恢复平稳状态.电动机的转速在启动0.35s后即达到其额定转速,在加载的0.6s时间内,其额定速度有一定的波动随后又达到平稳,此时系统的电流调节器和转矩调节器的监控数据也有相应的变化.在电动机的起动过程中,电机的PI调节器都带有限幅的转矩调节器和磁链调节器,当两个调节器输出限幅达到最大值,定子励磁分量不变,电流转矩也不发生变化,因此此时电动机实现了恒流启动.电动机在起动的初期,可建立相对比较平稳的磁场,且磁链呈螺旋上升趋势,而电动机的转矩则逐渐增大一定的时间.从图6可以看出,电动机在起动运行时,系统的转矩相应较大.
3 结束语
本文首先对Matlab/Simulink工具箱进行了简单介绍,然后建立了异步电动机双闭环控制系统模型并对模型进行了仿真,仿真结果表明双闭环调速系统具有良好的动态、静态性能,电机起动过程平稳、动态响应效果好.其中的一些仿真模块也可用于其它控制策略的变频调速系统中.
参考文献：
[1]蔡善乐,袁忠于.在MATLAB/SIMULINK环境中的建模和仿真[J].陕西工学院学报,2004,20（4）：49-53.
[2]王娜,刘志强,魏学森.基于MATLAB/SIMULINKR的双馈调速系统的建模和仿真[J].天津理工学院学报,2002,18（4）：77-81.
[3]张红斌.基于SimPowerSystems的三相异步电动机的仿真分析[J].科技通报,2013,29（4）：183-185.
[4]贾建强,韩如成,左龙.基于MATLAB/SIMULINK的交流电机调速系统建模和仿真[J].电机和控制学报,2000,4（2）：91-93.
异步电动机论文参考资料：
结论：基于matlabsimulink异步电动机双闭环控制仿真为关于本文可作为相关专业异步电动机论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文异步电动机调速方法论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
