轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的電機調(diào)速系統(tǒng)方案

鑒于直接轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制系統(tǒng)較為復(fù)雜、磁鏈反饋信號不易獲取等缺點，而轉(zhuǎn)差頻率矢量控制方法是按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的間接矢量控制系統(tǒng)，不需要進行磁通檢測和坐標(biāo)變換，并具有控制簡單、控制精度高、具有良好的動、靜態(tài)性能等特點。在分析其控制原理的基礎(chǔ)上，應(yīng)用 Matlab／Simulink軟件構(gòu)建了轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的異步電機調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，并通過各模塊閩的參數(shù)配合調(diào)節(jié)與優(yōu)化，對其進行了仿真分析。仿真結(jié)果驗證了，采用轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的調(diào)速系統(tǒng)具有良好的控制性能。

　　引言

　　基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式是在進行U／f恒定控制的基礎(chǔ)上，通過檢測異步電動機的實際速度n，并得到對應(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分量間的相位，對輸出頻率f進行控制的。采用這種控制方法可以使調(diào)速系統(tǒng)消除動態(tài)過程中轉(zhuǎn)矩電流的波動，從而在一定程度上改善了系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能，同時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。

　　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、評價和細化系統(tǒng)，從而達到系統(tǒng)分析的目的。

　　1 轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)

　　1.1 數(shù)學(xué)模型

　　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)，不需要進行復(fù)雜的磁通檢測和繁瑣的坐標(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)模型運算就可以實現(xiàn)間接的磁場定向控制。其控制的基本方程式如下：

　　電壓方程：

　　式中：usm，ust，urm，urt為定、轉(zhuǎn)子在M-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；ω1為定子角頻率、ωs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：

?

　　式中：ψsm，ψrm為定、轉(zhuǎn)子磁鏈勵磁分量；ψst，ψrt為定、轉(zhuǎn)子磁鏈轉(zhuǎn)矩分量；

　　M-T坐標(biāo)上的電磁轉(zhuǎn)矩方程：

?

　　式中：np為轉(zhuǎn)子極對數(shù)；Te為電磁轉(zhuǎn)矩。