基于MATLABSimulink交流电机变频调速系统仿真(正文)

目录 摘要I ABSTRACTII 绪论1 1交流调速技术发展概况2 1.1电力电子器件2 1.2变流技术3 1.3变频调速的控制方式3 1.4MATLAB/Simulink仿真介绍4 2逆变电路的建模与仿真5 2.1绝缘栅双极型晶体管5 2.2逆变电路的设计6 2.2.1三相桥式逆变电路的基本原理6 2.2.2正弦脉冲宽度调制(SPWM)基本原理6 2.2.3三相SPWM逆变器的建模与仿真7 3变频器的设计仿真10 3.1变频器的基本概念10 3.2交-直-交变频电路的建模与仿真11 4矢量控制调速系统建模与仿真14 4.1 建立异步电机模型14 4.1.1 坐标变换14 4.1.2 建立dq坐标系下电机模型15 4.2 异步电动机按转子磁链定向的矢量控制17 4.2.1按转子磁链定向的同步旋转正交坐标系状态方程17 4.2.2 异步电动机模型仿真验证19 4.2.3 按转子磁链定向矢量控制的基本思想和特点20 4.3 按转子磁链定向矢量控制的方式22 4.3.1 电路闭环控制方式22 4.3.2 转矩控制方式22 4.4 矢量控制调速系统仿真23 4.4.1 仿真调试与参数设定24 4.4.2 仿真结果与分析25 致谢28 参考文献29 摘要 异步电动机采用变频调速技术，具有调速范围广，调速时因转差功率不变而无附加能量损失的优点，因此，变频调速是一种性能优良的高效调速方式。 本文以MATLAB为仿真工具，介绍了Simulink中的仿真模块，研究了交流电机变频调速系统，分析了变频器的构成和工作原理，并据此对逆变电路进行了仿真设计。首先对调速系统仿真所需要的各种电力系统模块做了简要的介绍，说明了逆变器的工作原理，在此基础上用MATLAB/Simulink软件分别对各种电路模块进行了仿真设计，进而设计出了实际中广泛应用的交-直-交变频器的仿真模型，实现了对交流电机变频调速系统的仿真研究，在此基础上建立电机模型，进行矢量控制设计，以带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制的方法对异步电动机变频调速系统进行建模和仿真，并对仿真结果进行了分析,由仿真结果可以看出系统转速的动态响应快，稳态跟踪精度高，表明此建模方法是可行和有效的。 关键词：MATLAB/Simulink 变频调速 逆变器 仿真 ABSTRACT With the application of frequency and speed conversion technology to synchronous motor, its speed can be wide-ranged adjusted. When it comes to adjusting speed, because of slip power unchanged, there is no additional energy lost. Thus it makes this technology a high-equality and efficient way to exchange the speed. This thesis, aiming at MATLAB as simulation tool, introduces Simulink simulation module and the AC motor speed control system as the subject of the research and analyzes the structure of the inverter and how it works. On this basis,a variety of inverter circuit simulation designs are conducted. First of all, this thesis makes a brief introduction about power system module power which needs power electronic simulation, the working principle of the inverter included. Based on the theory above, then MATLAB / Simulink software are used in the simulation designs about different kinds of circuit modules. Moreover the designs of the simulation model of widely-used cross - DC - AC inverter are conducted to achieve the goal of the simulation study of AC motor speed control system, carries the modelling and the simulation on asynchronous motor adjusting-speed system based on vector control with torque inner rim and flux linkage of closed loop，gives out the simulation and makes analyse to it．The simulation result of the model shows the speed of dynamic response and the accuracy of steady-state tracking，also confirmes that the modelling is feasible and effective． Key words：MATLAB/Simulink Frequency Control Inverter Simulation 绪论 随着社会的发展，能源需求快速增长，如何有效地节能也成为了一个亟待解决的问题。变频调速技术除了可以改善生产工艺等优越性外，其最大的特点就是节能。近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，各种大功率半导体器件的相继出现，促使交流调速技术飞跃进步，变频调速已成为发展趋势。 早期的交流电动机调速方法，如采用绕线式异步电动机转子串电阻调速、笼型异步电动机变极调速，在定子绕组串电抗器调速等都存在效率低，不经济等缺点。交流变频调速的优越性早在上世纪20年代就已被人们认识，但受到元器件的限制，当时只能用闸流管构成逆变器，由于技资大，效率低，体积大而未能推广。20世纪50年代中期，晶闸管的研制成功，开创了电力电子技术发展的新时代。由于晶闸管具有体积小、