異步電動機矢量模型的Matlab軟件仿真及其應用
林琳，陳剛
(南京工程學院，江蘇南京211167)
摘要：利用Matlab simulink制作了異步電動機矢量控制仿真中所需的三個轉子磁鏈計算模型及異步電動機矢量模型，探討了這些模型的實際使用問題。為方便教學和學生實驗使用，還對這些模型進行了封裝。
關鍵詞：轉子磁鏈計算模型；異步電動機矢量模型；Mat1ab；Slmullnk
中圖分類號：TM343 文獻標識碼：A 文章編號：1004—7018(2008)0l一0031—04
O前言
目前對異步電動機控制系統進行仿真時，所用的異步電動機模塊取白Matlab slmulink庫中的異步電動機模塊，如圖l所示：異步電動機模塊，其拆封后的內部結構如圖2所示。從圖2人們看不出基于電機理論的異步電動機模塊內在結構。無論是對于研究還是對于教學來說，都是十分不便的。學生無法將教材上的異步電動機控制理論同所用模塊結合起來，而對于研究者，則無法選擇、調整模塊結構及參數值。
為此，利用Matlab simulink制作了異步電動機矢量控制仿真中所需的三個轉子磁鏈計算模型及異步電動機矢量模型，可供教學和做仿真時使用。在輸入定子電流及異步電動機參數的情況下，可以得到各物理量的輸出波形，將教材中抽象的微分方程轉變成直觀的物理量的輸出波形，會獲得更好的教學效果。這些模型還可以用來研究異步電動機的過渡過程，也可以用來構建各種控制系統。最后，為防止使用過程中對這些模塊進行誤修改，對這些模塊
進行了封裝，并添加了相應的說明，以方便實際使用。
1異步電動機矢量模型方程
按照異步電動機的實際物理模型所建立的動態數學模型是一個高階、非線性、強耦合的系統。直接分析和計算這樣的方程組是十分不便的，人們研究了不同的簡化分析方法，矢量變換法便是其中一種。矢量變換法的目的是模仿直流電機的控制機理，來對異步電動機進行控制：其基本思想是：首先進行坐標變換，包括三相靜止一二相靜止變換(3—2變換)，即三相交流電流iA、iB、iC。變換成二相靜止坐標系上的交流電流iα、iβ；二相靜止二相旋轉變換(2—2變換)，即二相靜止坐標系上的交流電流iα、iβ變換成二相旋轉坐標系上的交流電流id、iq，其中d軸沿著轉子磁鏈矢量的方向定向，q軸逆轉子轉向旋轉90。。具體坐標變換方程組如下。1.1三相靜止-二相靜止坐標變換方程二相靜上坐標系稱為α-β坐標系,取 軸與A軸重合,采用總功率不變的原則,則:
1.2二相靜止-二相旋轉坐標變換方程
二相旋轉坐標系取M-T坐標系,M軸與α軸的夾角即為φ角.
1.3二相旋轉坐標系下的磁鏈、電壓及電磁轉矩方程
1.3.1 磁鏈方程
二相靜止坐標系α-β上的磁鏈方程：
式中：Lms———三相坐標系中定、轉子每相繞組的****互感；
Lm————定、轉子同軸等效繞組間的互感， Lm=3/2Lm;
Lm————定子等效兩相繞組的自感，Ls=Lm+L1s;
Lm————定子等效兩相繞組的自感，Lr=Lm+L1r;
1．3．2電壓方程
二相靜止坐標系α-β上的電壓方程：
二相同步速旋轉坐標系M-T上的電壓方程：
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