对式进行逆变换可以得到两相静止到两相旋转的变换矩阵为电压和磁链的旋转变换阵与电流旋转变换阵相同。

建立坐标系下电机模型首先选取状态变量，旋转正交坐标系上的异步电动机具有四阶电压方程和阶运动方程，因此需要选取五个状态变量。

可选的状态变量共有九个，这九个变量分为五组转速定子电流和转子电流和定子磁链和转子磁链和。

转速作为输出变量必须选取，其余的四组变量可以任意选取两组，定子电流可以直接检测，应当选为状态变量，剩下的三组均不可直接检测或检测十分困难，考虑到磁链对电动机的运行很重要，可以在定子磁链和转子磁链中任选组。

在此次设计中以为状态变量。

二〇年六月十四日星期二状态变量输入变量输出变量在坐标系下，由异步电机的基本公式可搭建其异步电动机模型如图所示。

图坐标系电机模型动态结构图矢量控制系统设计矢量控制系统的电流闭环控制方式思想图为电流闭环控制后的系统结构图，转子磁链环节为稳定的惯性环节，对转子可以采用闭环控制，也可以采用开环控制方式而转速通道存在积分环节，为不稳定结构，必须加转速外环。

常用的电流闭环控制有两种方法个是将定子电流两个分量的给定置和施行变换，得到三相电流给定值。

采用电流滞环控制型变频器，在三相定子坐标系中完成电流闭环控制。

另个是将检测到得三相电流施行变换和旋转变换，达到坐标系中的电流和采用调节器软件构成电流闭环控制，电流调节器的输出为定子电压给定值二〇年六月十四日星期二和，经过反旋转变换得到静止两相坐标系的定子电压和，再经过控制逆变器输出三相电压，其系统结构图如图所示。

本次仿真系统设计也是采用的这种控制方法。

图电流闭环控制后的系统结构图图定子电流励磁分量和转矩分量闭环控制的矢量控制系统结构图系统仿真系统设计本次系统结构仿真模型如图所示，其中用惯性环节等效代替，若采用实际的方法仿真，将大大增加仿真计算时间，对计算机的运行速度和内存容量要求较高，转速，转子磁链和两个电流调节器均采用带有积分和输出限幅的调节器，两相磁链有电动机模型直接得到，其中转子磁链的幅值也直接有电动机模型直接得到，而转子磁链的角度根据间接得到。

图矢量控制系统仿真模型图二〇年六月十四日星期二由图中可知为转速调节器，为转子磁链调节器，为定子电流励磁分量调节器，为定子电流转矩分量调节器，对转子磁链和转速而言，均表现为双闭环控制的系统结构，内环为电流恒定，外环为转子磁链或转速环。

其中系统中的模块是计算同步转速的，其内部结构图如图所示。

图同步转速计算结构图由图可知，结构共有个输入分别为转子转速，定子电流转矩分量，定子磁链，输出就是同步转速。

其中里面的为转差频率。

系统仿真中为了将实际中三相定子电流结果输出。

设计中加入了将两相旋转坐标系下的和通过和逆变换的到实际的三相电流。

其中和逆变换的结构图如图和图所示。

图变换结构图二〇年六月十四日星期二图变换结构图调节器设计本次仿真设计中的调节器都是采用调节器，其传递函数为过同组人的共同努力终于顺利完成了。

这此课设题包括两个部分，电机模型部分和矢量控制部分。

我主要负责矢量控制部分，包括调节器的设计，仿真模型框图设计。

刚拿到这个课题的时候，完全不知道如何入手，后来我们重新学习了相关理论知识才慢慢有了思路。

做课设的过程是个自我探索自我学习的过程，在此期间，我们不仅学到了专业的知识，也提升了自己的学习能力。

这次课设收获很大，不仅深入了解了异步电动机矢量控制，也再次熟悉了这个常用软件。

调配参数费了很多时间，总是得不到理想的仿真结果，其中需要自己学习很多东西，并在很短的时间内融会贯通，考验了自己的学习能力。

我明白了坚持不懈的真正含义，是次难忘的课设。

通过以上仿真过程可以看出，采用环境下的仿真工具，可以快速地完成个电动机控制系统的建模仿真，且无须编程，仿真直观方便灵活。

异步电动机矢量控制仿真实验对于开发和研究交流传动系统有着十分重要的意义，并为系统从设计到实现提供了条捷径。

二〇年六月十四日星期二参考文献陈伯时电力拖动自动控制系统第版机械工业出版社李德华电力拖动控制系统运动控制系统电子工业出版社裴润，宋申明自动控制原理上册哈尔滨工业大学出版社黄忠霖自动控制原理的实现国防工业出版社冯垛生，曾岳南无速度传感器矢量控制原理与实践二〇年六月十四日星期二删除模式调频调压确定辅助电源模块最小系统模块采样模块驱动电路霍尔传感器三相逆变器总拓扑图逆变桥加缓冲电路滤波电路变压器隔离故障反馈电路过流检测反馈电路直流过压欠压检测反馈电路电压互感器三相电压检测电路电路人机交互电路矩阵键盘液晶接口基于的矢量控制设计人黄力二〇年六月十四日星期二摘要因为异步电动机的物理模型是个高阶非线性强耦合的多变量系统，需要用组非线性方程组来描述，所以控制起来极为不便。

异步电机的物理模型之所以复杂，关键在于各个磁通间的耦合。

如果把异步电动机模型解耦成有磁链和转速分别控制的简单模型，就可以模拟直流电动机的控制模型来控制交流电动机。

直接矢量控制就是种优越的交流电机控制方式，它模拟直流电机的控制方式使得交流电机也能取得与直流电机相媲美的控制效果。

本文研究了矢量控制系统中磁链调节器的设计方法。

并用最终得到了仿真结果。

关键词矢量控制非线性仿真二〇年六月十四日星期二目录摘要异步电动机矢量控制原理及基本方程式矢量控制基本原理按转子磁链定向的基本方程坐标系的异步电动机模型坐标变换原理建立坐标系下电机模型矢量控制系统设计矢量控制系统的电流闭环控制方式思想系统仿真系统设计调节器设计仿真结果电机定子侧的电流仿真结果电机输出转矩仿真结果电机的转子转速仿真结果转子转子磁链仿真结果心得体会参考文献二〇年六月十四日星期二异步电机矢量控制仿真实验异步电动机矢量控制原理及基本方程式矢量控制基本原理矢量控制系统的基本思路是以产生相同的旋转磁动势为准则，将异步电动机在静止三相坐标系上的定子交流电流通过坐标变换等效成同步旋转坐标系上的直流电流，并分别加以控制，从而实现磁通和转矩的解耦控制，以达到直流电机的控制效果。

所谓矢量控制，就是通过矢量变换和按转子磁链定向，得到等效直流电动机模型，在按转子磁链定向坐标系中，用直流电动机的方法控制电磁转矩与磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量经变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。

其中等效的直流电动机模型如图所示，在三相坐标系上的定子交流电流，通过变换可以等效成两相静止正交坐标系上的交流和再通过与转子磁链同步的旋转变换，可以等效成同步旋转正交坐标系上的直流电流和。

绕组相当于直流电动机的励磁绕组，相当于励磁电流，绕组相当于电枢绕组，相当于与转矩成正比的电枢电流。

其中矢量控制系统原理结构图如图所示。

图异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型二〇年六月十四日星期二图矢量控制系统原理结构图通过转子磁链定向，将定子电流分量分解为励磁分量和转矩分量，转子磁链仅由定子电流分量产生，而电磁转矩正比与转子磁链和定子电流转矩分量的乘积，实现了定子电流的两个分量的解耦。

简化后的等效直流调速系统如图所示。

图简化后的等效直流调速系统按转子磁链定向的基本方程异步电动机在两相同步旋转坐标系上的数学模型包括电压方程磁链方程和电磁转矩方程。

分别如下二〇年六月十四日星期二当两相同步旋转坐标系按转子磁链定向时，应有得到坐标系的状态方程得到旋转角速度得到电磁转矩表达式得到转子磁链表达式式中为同步转速为转子转速为电压为磁链为电流电阻为电感为极对数为转子时间常数且为电动机漏磁系数且为微分因子。

表示定子表示转子表示轴表示轴表示同轴定转子间的互感。

二〇年六月十四日星期二坐标系的异步电动机模型坐标变换原理由于异步电动机三相原始动态数学模型相当复杂，分析和求解这组非线性方程十分困难。

在实际应用中必须予以简化，由于直流电动机的主磁通基本上由励磁绕组的励磁电流决定，这是直流电动机的数学模型及其控制系统比较简单的根本原因。

如果能将交流电动机的物理模型等效地变换成类似直流电动机的模式，分析和控制就可以大大简化。

所以，三相绕组可以用相互的两相正交对称绕组等效代替，等效的原则是产生的磁动势相等。

其中图和图分别为三相坐标系和两相坐标系物理模型和静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系的物理模型。

图三相坐标系和两相坐标系物理模型图静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系的物理模型二〇年六月十四日星期二三相绕组和两相绕组之间的变换，称作三相坐标系和两相正交坐标系间的变换，简称变换。

图中绘出和两个坐标系中的磁动势矢量，将两个坐标系原点重合，并使轴和轴重合。

设三相绕组每相有效匝数为，两相绕组每相有效匝数为按磁动势相等的原则，三相合成磁动势与两相合成磁动势相等，故两套绕组在，轴上的投影都应相等。

图三相坐标系和两相正交坐标系中的磁动势矢量因此，写成矩阵形式，得根据变换前后总功率不变，得。

考虑到，最终得到坐标变换式为相应的逆变换为二〇年六月十四日星期二从静止两相正交坐标系到旋转正交坐标系的变换，称作静止两相旋转正交变换，简称变换，其中表示静止，表示旋转，变换的原则同样是产生的磁动势相等。

其静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系中的磁动势矢量图如图所示。

图静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系中的磁动势矢量旋转正交变换为静止两相正交坐标系到旋转正交坐标系的变换阵为对式进行逆变换可以得到两相静止到两相旋转的变换矩阵为电压和磁链的旋转变换阵与电流旋转变换阵相同。

建立坐标系下电机模型首先选取状态变量，旋转正交坐标系上的异步电动机具有四阶电压方程和阶运动方程，因此需要选取五个状态变量。

可选的状态变量共有九个，这九个变量分为五组转速定子电流和转子电流和定子磁链和转子磁链和。

转速作为输出变量必须选取，其余的四组变量可以任意选取两组，定子电流可以直接检测，应当选为状态变量，剩下的三组均不可直接检测或检测十分困难，考虑到磁链对电动机的运行很重要，可以在定子磁链和转子磁链中任选组。

在此次设计中以为状态变量。

二〇年六月十四日星期二状态变量输入变量输出变量在坐标系下，由异步电机的基本公式可搭建其异步电动机模型如图所示。