电压空间矢量 逆变器—异步电机仿真模型 PWM.pdf

第23卷第5期电气传动自动化Vol.23,No.5
2001年10月ElectricDriveAutomationOct.,2001

文章编号:1005—7277(2001)05—0003—04
电压空间矢量PWM逆变器—异步电机仿真模型
的分析

张晓华,朱峰,阮毅

(上海大学,上海200072)

摘要:推导了异步电机空间矢量数学模型按两相静止和转子磁场定向的坐标系方向分解的数学模型,分析了
SVPWM逆变器和异步电机的仿真模型,得出电压空间矢量PWM逆变器—异步电机的仿真模型。最后用
MATLAB仿真软件包建立仿真程序,并给出了仿真结果。
关键词:电压空间矢量PWM;异步电机;MATLAB
中图分类号:TM343文献标识码:A
AnalysisofsimulationmodelforSVPWMconverter-ACmotor
ZHANGXiao-hua,ZHUFeng,RUANYi
(ShanghaiUniversity,Shanghai200072)
Abstract:ThemathematicsmodelofACmotorundertheα、βcoordinatesandunderthem、tcoordinatesfromthemath2
ematicsmodelofspacevectorareinduced.TheemulationalmodelofSVPWMconverterandinductionmotorareanalyed,
andtheSVPWMconverter-ACmotorwithMATLABsoftwareisrealized.Intheend,thesimulationresultsaregiven.
Keywords:SVPWM;inductionmotor;MATLAB

1引言成其他表达式的物理量。
异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线
2异步电机的数学模型及其转换
性、强耦合的多变量系统,其动态和静态特性相当
[4]
复杂。在交流调速传动系统中,异步电机主要由三首先假设:①三相绕组在空间对称互差120Ü,
相PWM逆变器供电,PWM逆变器输出电压是宽度磁势在空间按正弦分布;②忽略铁芯损耗;③不考
变化的方波,具有离散性。因此PWM逆变器—异步虑磁路饱和,即认为各绕组间互感和自感均为线
电机是一个离散—连续的复合系统,很难求出解析性;④不考虑温度和频率变化对电机参数的影响。
解,而通过计算机数字仿真,得到其数值解。异步电机的数学模型由电压力方程,磁链方程、磁
数学模型是对物理对象的数学描述,同时也是链方程、转矩方程和运动方程组成。
分析和解决问题的必要基础。相同的物理对象可2.1异步电机的空间矢量模型
有多种不同形式的数学表达式。对于异步电机而定义定子电流、电压和磁链矢量,以定子A相
言,常用的数学模型表达形式有空间矢量数学模绕组轴为参考轴:
ƒγjj2γ
型、在两相静止坐标系(α、β)上的数学模型和按转is=k(isa+isbe+isce)
ˆγjj2γ
子磁场定向(m、t)的数学模型等。虽然数学模型有us=k(usa+usbe+usce)
不同的表达式但都是同一对象的数学描述各种—γjj2γ
,,Ψs=k(Ψsa+Ψsbe+Ψsce)
图1坐标系的变换
表达式之间存在一定的对应关系。因此通过数学变其中γ=2π/3,k为待定
换可以将一种表达方式转化为另一种表达方式。系数,若按磁势相等且匝数相同的等效原则,则取
在交流电气传动中,不同的控制系统有不同的k=1;若按磁势相等且功率相等的原则,则取
控制方法,在系统的分析和设计中采用不同的数学
k=2/3。
模型表达式可达到简化问题的目的,但在仿真中,
同理定义转子电流、电压和磁链矢量,以定子
不必在不同的控制系统中采用不同的电机模型,可
A相绕组轴为参考轴:
通过变换将电机的一种表达方式下的物理量转化
·4·电气传动自动化第23卷第5期

γγθ
ƒjj2j2rωω
ir=k(ira+irbe+irce)e+j[-Lmrisα+Lmpisβ-Lrrirα+(Rr+Lrp)iβr]
γγθ
ˆjj2j2r(2)磁链方程
ur=k(ura+urbe+urce)e

—γjj2γjθ定子磁链:
Ψr=k(Ψra+Ψrbe+Ψrce)e2r
ƒƒ
[4]ΨΨ
异步电机的空间方程矢量模型为:sα+jsβ=Lsis+Lmir
(1)电压方程=Lsisα+Lmirα+j(Lsiβs+Lriβr)
—ƒƒ转子磁链:
ˆƒdΨsƒdisdir
us=Rsis+=Rsis+Ls+Lm
dtdtdtΨrα+jΨβr=Lmisα+Lrirα+j(Lmiβs+Lriβr)
—()转矩方程
ˆƒdΨr—3
ur=Rrir+-jΨrωr
dtƒƒ*
T=np