感应电动机磁场定向矢量控制系统的设计与仿真.doc

1、 本科毕业设计（论文）感应电动机磁场定向矢量控制系统的设计与仿真*燕 山 大 学2012 年 6月 本科毕业设计（论文）（输入毕业设计（论文）题目）学院（系）： * 专 业： 电气工程及其自动化 学生 姓名： * 学 号：* 指导 教师： * 答辩 日期：2012年6月18日 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院： 系级教学单位：学号*学生姓名*专 业班 级应用电子08-2题目题目名称感应电动机磁场定向矢量控制系统的设计与仿真题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）。2.文管类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）。题

2、目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容1、掌握变频调速系统的原理及应用特点。2、设计一个基于磁场定向的矢量控制变频调速系统。3、建立感应电动机磁场定向矢量控制系统的数学模型。4、利用/软件对其建立仿真模型进行仿真基本要求1、毕业设计说明书一份2、A0号图纸一张3、英文翻译一份参考资料1、交流传动调速系统。2、基于/的系统仿真研究周 次14周58周912周1316周1718周应完成的内容查阅资料了解所做题目内容英文翻译确定方案系统设计建立数学模型系统仿真资料整理撰写论文指导教师：肖莹职称：副教授 2012 年 1 月 8 日系级教学

3、单位审批： 年 月 日 注：表题黑体小三号字，内容五号字，行距18磅。（此行文字阅后删除）摘要摘要由于直流调速的局限性和交流调速的优越性，以及计算机技术和电力电子器件的不断发展，异步电动机变频调速技术正在快速发展之中。经过最近十几年的应用开发，交流异步电动机的变频调速性能已经可以与直流调速系统相媲美。目前广泛研究应用的异步电动机变频调速技术有恒压频比控制方式、矢量控制、直接转矩控制等。本文采用异步电动机的矢量控制调速技术，具有动态响应快、低速性能好和调速范围宽等优点。矢量控制思想是将交流电动机模型等效成直流电动机模型加以控制，利用坐标变换理论，将非线性、强耦合的交流电机模型解耦，把交流电动机定

4、子电流矢量分解为两个分量：励磁电流分量，转矩电流分量。通过对这两个矢量分别控制，从而实现对磁场和转矩的分别控制。本文设计了一个带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统。系统的动态响应能力快和抗干扰能力强，转矩内环有助于提高转速和磁链闭环控制系统的解耦性能。 运用MATLAB的工具软件SIMULINK对矢量控制系统进行仿真研究，仿真结果表明了本设计的合理性。关键词 异步电机；矢量控制；磁场定向IAbstract AbstractAs a result of the limitation of direct-current speed control modulation and the super

5、iority of alternating speed control modulation and the unceasing development of computer technology and electric power device, the frequency conversion velocity modulation technology of asynchronous motor is in the rapid development. After the application and development in the past 10 years, the fr

6、equency conversion velocity modulation performance of asynchronous motor can be comparable with the direct current velocity modulation system.At present, the asynchronous motor frequency control, vector control and direct torque check etc. are in detailed studies. This paper uses the modulation meth

7、od of asynchronous motor, which has the dynamic response quickly and low-speed performance and wide velocity modulation scope.Vector control is developed based on the idea that the controlling means of induction motor can be equivalent to the DC motor，The induction motor mathematic model that is hig

8、h nonlinear and complex coupling can be separated by coordinate transformation theory，Stator current can be decomposed into excitation current component and the torque current component, then the magnetic field and torque can be separately controlled by controlling the two current componentsThis pap

9、er designed flux regulator, torque regulator and speed regulator, constituting the inner ring with torque of speed, closed-loop flux vector control system.To improve the system dynamic response and anti-jamming capability, the torque of the inner ring helps to improve the speed and flux decoupling o

10、f the closed-loop control system performance. It has applied the SIMULINK tool software in MATLAB to carry on the simulation to the vector control system and the simulation results show that the rationality of the design.Keywords Asynchronous Motor； Vector Control；Magnetic Field DirectionIII 目录摘要IAb

11、stractII目录IV第1章 绪论11.1 课题研究的背景及意义11.2 国内外发展现状及发展趋势21.3 交流调速系统的主要控制策略41.3.1 基于稳态模型的控制策略51.3.2 基于动态模型的控制策略51.4 论文研究的主要内容和结构安排7第2章 异步电动机矢量调速原理82.1 引言82.2 异步电动机矢量调速的实质82.3 异步电动机矢量调速控制系统92.4 矢量控制系统常用方案及比较102.4.1 矢量控制系统常用的方案102.4.2 控制方案的比较112.5 异步电动机的数学模型122.5.1 三相坐标系下的数学模型122.5.2 坐标变换152.5.3 两相同步旋转坐标系上的异

12、步电机模型192.6 异步电动机按转子磁场定向的矢量控制202.6.1 矢量控制的基本思路202.6.2 矢量控制的磁场定向212.6.3 异步电动机按转子磁场定向的数学模型212.6.4 异步电动机按转子磁场定向的矢量控制方程232.7 转子磁链的观测252.7.1 转子磁链的获取方法252.7.2 转子磁链观测模型262.8 电流追踪型逆变器工作原理272.9 本章小结30第3章 矢量控制调速系统的仿真分析313.1 仿真系统的模型及参数313.2 系统模块及仿真分析323.2.1 系统模块简介323.2.2 仿真波形分析353.3 本章小结40结论41参考文献42致谢44附录1 文献综述

13、45附录2 开题报告51附录3 中期报告58附录4 英文文献翻译70附录5 英文文献原文72III章1章 绪论第1章 绪论直流电气传动和交流电气传动在19世纪先后诞生。随着电力电子器件的迅速发展，以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，现在从数百瓦的伺服系统到数万千瓦的特大功率高速传动系统，从一般要求的小范围调速传动到高精度、快响应、大范围的调速传动，从单机传动到多机协调运转，几乎都可采用交流调速传动。交流调速传动的客观发展趋势己表明，它在控制性能方面完全可以和直流传动相媲美，并已在大多数场合取代了直流传动系统1。1.1 课题研究的背景及意义二十世纪中期以来，全球范围内的能源消费量大幅增长，随着国民经济的飞速发展，我国已经成为世界第二大能源消费国，能源消费总量约占世界能源消费总量的11。与此同时，经济快速发展与能源约束的矛盾也日益突出，能源价格一路攀升，许多行业都受到了不同程度的影响。而且，我国能源利用的质量很低，能源浪费情况严