实验五 矢量坐标变换仿真

1 实验目的

1. 2.

学习矢量坐标变换方法。

了解交流电动机矢量控制方式。

2 实验软件平台

仿真模型平台为Matlab7.1版本

3 实验原理模型

图5-1 3相电压的3s/2s和3s/2r变换模型

图5-1为3相电压的3s/2s和3s/2r变换实验模型,实验模型中调用了两个abc-to-dq0transformation模块，调用的abc-to-dq0模块有两个输入端和一个输出端。输入端abc连接需变换的三相信号，输入端sin-cos为d-q坐标系d轴与静止坐标系A轴之间夹角的正、余弦信号，输出端dq0输出变换后的d轴和q轴分量以及0轴分量。在模型中三相电压信号由可编程信号源（3-phase programmable source）产生，夹角由时钟（Clock）、常数（constant）模块产生，，并经sin、cos模块产生正、余弦信号。

模型中的两个abc-to-dq0模块，一个用于3s/2s变换，另一个用于3s/2r变换。用于3s/2s变换时，设置常数模块值为零，即

，这意味着d-q坐标系的d轴与静止坐标系A

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轴重合，d-q坐标系不旋转，这时d-q坐标系已蜕化为静止的坐标系，abc-to-dq0模块现在实现的是3s/2s变换。用于3s/2r变换时，设置常数模块值为314，即。

4 实验内容

使用simulink电器元件方式进行仿真，适当增大或减小三相电源电压参数，观察各电压大小变化。

5 仿真参数

模块 仿真参数

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6 实验结果

仿真结果如图5-2所示。其中图5-1a为变换前的三相电压，图5-2b为经3s/2s变换后静止二相坐标系上的电压波形，这二相电压互差90.图5-2c为经3s/2r变换后旋转二相坐标系上的电压波形，由于所选角频率，与电源角频率同步，所以在二相同步旋转坐标系上的电压已经是直流。

图5-2 电压变换波形

a）变换前的三相电压波形 b）经3s/2s变换后的电压波形 c）经3s/2r变换后的电压

波形

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实验六 转差频率控制的交流异步电动机矢量控制系统仿真

1 实验目的

1. 2.

学习转差频率控制的交流异步电动机矢量控制方法。 了解交流电动机矢量控制方式。

2 实验软件平台

仿真模型平台为Matlab7.1版本

3 实验原理及模型

图6-1 转差频率控制的矢量控制系统原理

转差频率控制的矢量控制系统原理图如图6-1所示。该系统主电路采用了SPWM电压型逆变器，这是通用变频器常用的方案。转速采取了转差频率控制，即异步机定子角频率由转子角频率和转差角频率

组成（

），这样在转速变化过程中，电动机的定

子电流频率始终能随转子的实际转速同步升降，使转速的调节更为平滑。

上述转差频率控制的矢量控制系统的仿真模型如图6-2所示。

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图6-2 转差频率控制的矢量控制系统仿真模型

系统的控制部分由给定、PI调节器、函数运算、二相/三相坐标变换、PWM脉冲发生器等环节组成。其中给定环节有定子电流励磁分量im*和转子速度n*。放大器G1、G2和积分器组成了带限幅的转速调节器ASR。电流电压模型转换由函数Um*、Ut*模块实现。函数运算模块ws*根据定子电流的励磁分量和转矩分量计算转差转矩分量计算转差

，并与转子频率相加得到定子频率

根据定子电流的励磁分量和

，再经积分器得到定子电压矢量

转角。模块sin、cos、dq0/abc实现了二相旋转坐标系至三相静止坐标系的变换。

4 实验内容

电机参数：380V、50HZ、2对极、Rs=0.435Ω、L1s=0.002mH，Rr=0.816Ω、Llr=0.002mH、

Lm=0.069mH、J=0.19kg?m2。

逆变器直流电源510V。定子绕组自感Ls=Lm+Lls=(0.069+0.002) mH=0.071mH；转子绕

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组自感Lr=Lm+Llr=(0.069+0.002) mH=0.007mH；漏磁系数σ=1-Lm/LsLr=0.056；转子时间常数Tr=Lr/Rr=0.071/0.086=0.087。

使用simulink电器元件方式进行仿真，适当增大或减小直流电源电压参数以及阶跃负载大小，观察转速，电流变化。

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