异步电动机变频调速系统的MATLAB建模与仿真

异步电动机变频调速系统的MATLAB建模与仿真陈四连，林瑞全，丁旭玮(福州大学 电气工程与自动化学院，福建 福州 350108)摘 要： 为 了 研 究 异 步 电 动 机 正 弦 脉 宽 调 制 变 频 调 速 系 统 在 不 同 频 率 作 用 下 的 速 度 响 应 曲 线 ， 分 别 利 用 MATLAB 软 件 中 的 SIMULINK、 S-function 以 及 微 分 方 程 编 辑 器 (DEE) 等 功 能 模 块 建 立 两 相 静 止 坐 标 系 下 的 异 步 电 动 机 仿 真 模 型 。 仿 真 结 果 表 明 ， 以 上 三 种 不 同 的 建 模 方 法 效 果 是 一 样 的 ， 均 是 较 为 方 便 高 效 的 异 步 电 动 机 仿 真 方 法 。关键词： 异步电动机；正弦脉宽调制；SIMULINK 建模；S-function 建模；DEE 建模中图分类号： TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2009)11-0032-04MATLAB Modeling and Simulation of Frequency Control System for Asynchronous MotorCHEN Si-lian, LIN Rui-quan, DING Xu-wei(College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China)Abstract: In order to study speed response curves of asynchronous motor under different frequency actions, SIMULINK in MAT- LAB ,S-function and differential equation editor(DEE) etc functional Modular were used to establish asynchronous motor simula- tion model under two-phase stationary coordinate system. Simulation results show that the effects of the above three s for modeling are the same and they are highly effective asynchronous motor simulation s.Key words: asynchronous motor; sinusoidal pulse width modulation; SIMULINK modeling; S-function modeling; differential equation editor modeling在 变 频 调 速 系 统 中 异 步 电 机 是 一 个 非 线 性 、 强 耦 合 、 高 阶 次 的 控 制 对 象 ， 如 果 忽 略 其 非 线 性 、 强 耦 合 、 高 阶 次 的 条 件 ， 近 似 求 出 线 性 单 变 量 动 态 结 构 ， 得 到 的 控 制 系 统 的 动 态 性 能 往 往 不 高 [1-2]。 要 设 计 具 有 优 良 动 态 性 能 的 异 步 电 机 调 速 系 统 ， 必 须 要 深 入 分 析 异 步 电 机 的 动 态 数 学 模 型 。本 文 在 分 析 异 步 电 机 数 学 模 型 的 基 础 上 ， 利 用 MATLAB软 件 中 的 SIMULINK、 S-function以 及 微 分 方 程 编 辑 器 (DEE)等 功 能 模 块 对 异 步 电 动 机 进 行 建 模 ， 通 过 给 出 异 步 电 动 机 正 弦 脉 宽 调 制 (SPWM— Sinusoidal Pulse Width Modulation)变 频 调 速 系1 异 步 电 动 机 在 两 相 静 止 坐 标 系 下 的 数 学 模型在 研 究 异 步 电 动 机 的 数 学 模 型 时 ， 在 文 中 作 如 下 的 假 设 [3-4]： (1)忽 略 空 间 谐 波 。 设 三 相 绕 组 对 称 (在 空 间 上 互 差 120。 电 角 度 )， 所 产 生 的 磁 动 势 沿 气 隙 圆 周 按 正 弦 规 律 分 布 ； (2)忽 略 磁 路 饱 和 ， 各 绕 组 的 自 感 和 互 感 都 是 恒 定 的 ； (3)忽 略 铁 芯 损 耗 ； (4) 不 考 虑 频 率 和 温 度 变 化 对 绕 组 电 阻 的 影 响 。异 步 电 动 机 在 静 止 坐 标 系 α 、 β 上 的 数 学 模 型 [5]为 ： (1)电 压 方 程 为 ：统 的 仿 真 结 果 来 验 证 利 用 这 三 种 方 法 对 异 步 电 机 进 行 建 模 的 可 行 性 。uα 1 uβ 10R 1+L 1p0=L p0R 1+L 1pL ωL m p0R +L p0L m p L ωiα 1 iβ 1i (1)m m 2 2 2 α 2基金项目：福建省自然科学基金项目(2008J04016)0 -L mω L m p -L 2ω R 2+L 2p iβ 2作者简介：陈四连(1984- )，女，硕士研究生，研究方向为控制系统的控制策略；林瑞全(1971- )，男，副教授，硕士生导师，博士，研究方向为控制系统的控制策略； 丁旭玮(1987- )，男，硕士研究生，研究方向为控制系统的控制策略。2 2 1 m 2 1 2 1 2mm(2)磁 链 方 程 为 ： iα 1 iβ 1L 2 00 L 2 uα 1ψ α 1 L 1ψ β 1 0=ψ α 2 L mψ β 2 00 L m 0L 1 0 L m0 L 2 0L m 0 L 2iα 1iβ 1 iα 2 iβ 2(2)+iα 2iβ 2 iα 1 iβ 1-L m00-L m uβ 1(5)(3)转 矩 方 程 为 ：T e=N p(iβ 1ψ α 1-iα 1ψ β 1) (3)=ψα 2ψ β 2(6)(4)运 动 方 程 为 ：J dw将(6)式代入(5)式作非奇异变换，得到以定子电 流 及 定 子 磁 链 为 状 态 的 异 步 电 机 状 态 方 程 为 ：T e- T l =p dt(4)- R -ω 1 ω 1 0式 中 R1 、 R2 、 L1 、 L2 为 定 子 、 转 子 电 阻 和 自 iα 1 L TL L iα 1 L d iβ 1 ω - R ω 1 iβ 1 1 uα 1感 ， L m为 定 子 、 转 子 间 互 感 ， ω 为 电 机 转 子 角 速 =dt ψα 1 L - L TL + 0ψα 1 uβ 1 (7)度 ； u 、 u 为 α 、 β 轴 定 子 电 压 ， i 、 i 、 ψ 、 ψα 1 β 1 α 1 β 1 α 1