异步电动机矢量模型的Matlab软件仿真及其应用
林琳，陈刚
(南京工程学院，江苏南京211167)
摘要：利用Matlab simulink制作了异步电动机矢量控制仿真中所需的三个转子磁链计算模型及异步电动机矢量模型，探讨了这些模型的实际使用问题。为方便教学和学生实验使用，还对这些模型进行了封装。
关键词：转子磁链计算模型；异步电动机矢量模型；Mat1ab；Slmullnk
中图分类号：TM343 文献标识码：A 文章编号：1004—7018(2008)0l一0031—04
O前言
目前对异步电动机控制系统进行仿真时，所用的异步电动机模块取白Matlab slmulink库中的异步电动机模块，如图l所示：异步电动机模块，其拆封后的内部结构如图2所示。从图2人们看不出基于电机理论的异步电动机模块内在结构。无论是对于研究还是对于教学来说，都是十分不便的。学生无法将教材上的异步电动机控制理论同所用模块结合起来，而对于研究者，则无法选择、调整模块结构及参数值。
为此，利用Matlab simulink制作了异步电动机矢量控制仿真中所需的三个转子磁链计算模型及异步电动机矢量模型，可供教学和做仿真时使用。在输入定子电流及异步电动机参数的情况下，可以得到各物理量的输出波形，将教材中抽象的微分方程转变成直观的物理量的输出波形，会获得更好的教学效果。这些模型还可以用来研究异步电动机的过渡过程，也可以用来构建各种控制系统。最后，为防止使用过程中对这些模块进行误修改，对这些模块
进行了封装，并添加了相应的说明，以方便实际使用。
1异步电动机矢量模型方程
按照异步电动机的实际物理模型所建立的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的系统。直接分析和计算这样的方程组是十分不便的，人们研究了不同的简化分析方法，矢量变换法便是其中一种。矢量变换法的目的是模仿直流电机的控制机理，来对异步电动机进行控制：其基本思想是：首先进行坐标变换，包括三相静止一二相静止变换(3—2变换)，即三相交流电流iA、iB、iC。变换成二相静止坐标系上的交流电流iα、iβ；二相静止二相旋转变换(2—2变换)，即二相静止坐标系上的交流电流iα、iβ变换成二相旋转坐标系上的交流电流id、iq，其中d轴沿着转子磁链矢量的方向定向，q轴逆转子转向旋转90。。具体坐标变换方程组如下。1.1三相静止-二相静止坐标变换方程二相静上坐标系称为α-β坐标系,取 轴与A轴重合,采用总功率不变的原则,则:
1.2二相静止-二相旋转坐标变换方程
二相旋转坐标系取M-T坐标系,M轴与α轴的夹角即为φ角.
1.3二相旋转坐标系下的磁链、电压及电磁转矩方程
1.3.1 磁链方程
二相静止坐标系α-β上的磁链方程：
式中：Lms———三相坐标系中定、转子每相绕组的****互感；
Lm————定、转子同轴等效绕组间的互感， Lm=3/2Lm;
Lm————定子等效两相绕组的自感，Ls=Lm+L1s;
Lm————定子等效两相绕组的自感，Lr=Lm+L1r;
1．3．2电压方程
二相静止坐标系α-β上的电压方程：
二相同步速旋转坐标系M-T上的电压方程：
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