1、毕业设计开题报告电气工程与自动化异步电机的矢量控制系统研究一、选题的背景与意义在20世纪大部分年代里，直流调速技术在理论上和实践上较为成熟，而交流调速技术却始终无法与直流调速相比。直流电机具有很多优点，如起制动性能良好，可以实现广范围内平滑调速等。直流传动所具有的优越的调速性能，使得高性能可调速传动都使用直流电动机，而异步电动机的调速性能难以满足生产要求,所以不变速传动多采用交流电动机。随着生产技术的不断发展，直流电机的薄弱环节逐步显示出来，由于换向器的存在，使直流电动机的维护工作量加大，单机容量，最高转速以及使用环境都受到限制，稳定性差，成本高，人们把目光转向结构简单，运行可靠，便于维护、价
2、格非常低廉的交流电机。交流电机变频调速是一种比较理想调速方法，其实早在20世纪20年代人们对此就有比较明确的认识既能在宽广的速度范围内实现无级调速，也不会在调速过程中使运行效率下降，更可获得良好的起动运行特性。但由于当时一直受技术或手段的限制而进展缓慢未能推广使用。到了现代,随着电力电子技术和控制技术的飞速发展，交流调速系统的应用比重逐年上升。而矢量控制技术的产生，又使交流电机的调速技术登上了一个新台阶,矢量控制能够对电压、电流以及它们产生的磁势、磁链的瞬间值进行控制，并且能够实现磁通和转矩的解耦,从而大大提高电机的动、静态性能,使交流电机获得了与直流电机相仿甚至超越直流电机的高动态性能。异步
3、电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质，要获得良好的调速性能，必须从其动态模型出发，分析异步电动机的转矩和磁链控制规律，研究高性能异步电动机的调速方案。矢量控制就是基于动态模型的高性能的交流电动机调速系统的控制方案之一。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。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题1、研究的基本内容根据异步电机矢量控制的基本原理，基于MATLAB/SIMULINK构造异步电机模型及按转子磁场定向的矢量控制的仿真
4、模型，通过仿真实验验证模型的正确性。首先是绪论部分，回顾交流传动和变频调速的概况，列举实用的交流调速系统的几种控制方法和技术，其次对MATLAB/SIMULINK的基本使用，三相异步电机的工作原理，三相异步电机的数学模型和物理模型，以及矢量控制所需的坐标变换等进行了介绍。接下来在MATLAB/SIMULINK的工作环境下，采用结构化合模块化的方法，对异步电机的各个部分进行子系统设计，最后综合所有模块得到系统的建模并对它仿真，从而得到一个矢量控制的异步电机调速系统。完成对系统性能的测试。2、拟解决解决的主要问题1、系统的仿真模型在MATLAB/SIMULINK的工作环境下，采用结构化合模块化的方
5、法，对异步电机的各个部分进行子系统设计。2、仿真综合所有模块得到系统的建模并对它仿真，从而得到一个矢量控制的异步电机调速系统。完成对系统性能的测量。三、研究的方法与技术路线研究方法利用MATLAB/SIMULINK建立异步电机的仿真模型，通过仿真实验验证模型的正确性。系统仿真采用国际控制界最流行的控制系统计算机辅助设计语言MATLAB，其仿真工具SIMULINK是一种采用控制系统模型图形输入与仿真的软件。SIMULINK可以利用鼠标在模型窗口上画出控制系统的模型，然后利用它提供的功能来对系统进行仿真或者线形化分析。如图所示为异步电机矢量控制系统仿真模型图。图异步电机矢量控制系统的SIMULIN
6、K实现技术路线（1）、构建系统系统框图,这个系统主要分为六个部分速度控制器、矢量控制器、电流比较脉冲产生器、全桥逆变电路、异步电机和反馈回路。（2）、对各个系统模块参数等进行独立的分析，并且励磁电流计算模块在用模块搭建的同时，也用了S函数编程来实现。（3）、将上述各个部分组合起来，便可以得到系统的仿真模型图，通过改变不同的给定转矩和负载来实现不同的电压、电流、转矩和速度。系统测量得电机的转速与给定转速比较，得到期望的电磁转矩；再通过矢量控制环节求得与之对应的电流，并与反馈的电流比较得出逆变电路的的脉冲信号，从而控制异步电机的的定子端输入电压。系统是个双环控制系统，外环是转度控制环，用来调节电机
7、运行的转矩基本在未定转速上，内环是电流，来稳定运行的电流。双环控制使得电机的运行更加稳定可靠。四、研究的总体安排与进度201011201012完成毕业设计论文的外文翻译，文献综述，开题。2011120112熟悉MATLAB/SIMULINK软件的应用和异步电机矢量控制的原理。2011220113完成异步电机矢量控制的建模，参数设计计算，模型仿真。2011320115完善毕业设计的具体内容，完成毕业论文。2011520116准备答辩。五、主要参考文献1王立新，周顺荣一种改进的异步电机矢量控制方法中小型电机J2005，32（6）14172王兆安，黄俊电力电子技术北京机械工业出版社20023王海峰，
8、任章异步电机矢量变换控制系统的MATLAB/SIMULINK仿真J电气传动自动化2003，25（4）23254许大中，贺益康电机控制杭州浙江大学出版社1999481045李华德，白晶，李志民，李擎交流调速控制系统M电子工业出版社，200336李汉强矢量控制异步电机等效电路及其参数变化因素分析武汉交通科技大学学报N1999，23（5）4694727吴守篇，藏英杰电气传动的脉宽调制控制技术M机械工业出版社200318陈伯时电力拖动自动控制系统北京机械工业出版社，19929张惠萍异步电机智能矢量控制变频调速系统的研究D江南大学200410祝龙记，王汝琳基于S函数的异步电动机变频调速系统的仿真建模计算
9、机仿真J2004，21（10），525311周荣政用MATLAB/SIMULINK进行交流调速系统的仿真湖北工学院学报N1998，13（3），737712胡崇岳现代交流调速技术M机械工业出版社1998913贾正春，许锦兴电力电子学武汉华中理工大学出版社，199314夏扬基于SIMULINK的感应电机建模及仿真研究J电气传动自动化2002,24（1）3415程翔，高学军基于SIMULINK的异步电动机矢量控制系统的仿真沈阳理工大学学报N2005，24（4）293116薛定宇等基于MATLAB/SIMULINK的系统仿真技术与应用M清华大学出版社，2002417潘晓晟、赫世勇MATLAB电机仿真精
10、华50例北京电子工业出版社。2007718GILBERTOCDSOUSAETCFUZZYLOGICBASEDONLINEEFFICIENCYOPTIMAZATIONCONTROLOFANINDIRECTVECTORCONTROLLEDINDUCTIONMOTORDRIORIEEETANSONINDUSTRIALELECTRONICS,1995,42219219719HEJIN,NEDMOHAN,ANDBILLWOLDDESIGNANDRESEARCHONVARIABLEFREQUENCYSPEEDREGULATINGIEEEIASANNMEET199020KRAUSE,PC,THOMASCHSIMULATIONOFSYMMETRICALINDUCTIONMACHINERYJIEEETRANSPOWERAPPARATUSANDSYSTEMS,1965,841110381053
