来稿时间 : 2005年 8月 基于 MATLAB三相异步电机的建模与仿真 刘硕 彭江川 摘 要 利用 MATLAB软件中的动态仿真工具 SIMUL INK,建立了异步电机的仿真模型 ,并通过实验验证了所建电机模型的可行性和实用性 ,在二相任意坐标系下建立三相异步电机的仿真模型 ,从异步电机矢量控制数学模型入手 ,介绍一种基于 MATLAB的异步电机按转子磁场定向的矢量控制系统仿真模型 ,该模型可通用于异步鼠笼电机 ,使用时只需要输入不同电机参数即可 ,通过仿真实验验证了模型的正确性。同时利用开关函数概念设计了一种实用的三相电压型逆变器仿真模型。结果表明该模型的有效性 ,为研究不同类型的异步电机的动态性能仿真奠定了基础。 关键词 　异步电机 建模 仿真 1　异步电机的仿真数学模型 利用 MATLAB 进行电机运行状态仿真 ,最为关键的是建立起一个便于仿真的电机模型。在本文的实例中 ,将在同步旋转两相坐标系下对一个直接接入三相电网的异步鼠笼电机建立一个可方便用于 MATLAB仿真的电机模型。 为了区分于一般的同步旋转 d、 q坐标 系统 ,这里采用 M、 T坐标轴代替 d、 q轴 , 且令 M轴与电机中转子总磁链Ψ2 方向一致 (转子总磁链Ψ2 等于气隙磁链Ψg 与转子漏磁链 Ψ21之和 )。也就是说 ,把 M 轴定向到Ψ2 的方向。由于 Ψ2 固定在 M轴方向上 ,所以转子磁链在 T轴方向上就没有分量 ,即ΨM2 =Ψ2。而转换到两相同步旋转坐标系统的一个突出优点是 :当 A、 B、 C三相系统中的变量是正弦波时 ,M、 T坐标变量是直流量。根据相关文献 ,我们可知异步电机在两相同步旋转坐标系上按转 子磁场方向 (M、 T坐标系 )的数学模型为 : 　　 uM 1 = r 1 i M 1 +ρΨM 1 - ΨT1ω 1 　　uT1 = r 1 iT1 +ρΨM 1 +ΨM 1ω 1 　 　　uM 2 = r 2 i M 2 +ρΨ2 (1) 　　uT2 = r 2 iT2 +Ψ2 (ω 1 - ω 2 ) 　　ΨM 1 = Ls i M 1 +Lm i M 2 　　Ψr1 = Ls iT1 +Lm r2 　　Ψ2 = Lr i M 2 +Ln i M 1 (2) 　　0 = Lr iT2 +Lm iT1 式中 　r 1、r 2 ———定、转子电阻 L2、Lr ———定、转子自感Lm ———定、转子间互感 ω 1 ———M、 T系统的旋转速度 ,等于定子旋转磁场的速度 ω 2 ———转差角速度 uM1、u1、uM 、uT2 ———T、 M轴定、转子电 压 i M 1、i T1 ———M、 T轴定子电流 i M 2、i t2 ———M、 T轴转子电流 ΨM 1、ΨT1 ———M、 T轴定子磁链 56《东方电机 》 2006年第 1期 Ψ2 ———M轴转子磁链 把式 (2)代入式 (1)可推导出 : uM 1 uT1 uM 2 uT2 = r 1 + PLs 　ω 1Ls 　　 PLm 　　　　ω1Lm ω 1Ls r 1 + PLs ω1Ls PLm PLm 　　0 r 2 + PLr 0 (ω 1 - ω2 )Lm 　　0 (ω 1 - ω 2 )Lr r 2 i M 1 iT1 i M 2 iT2 (3) 由式 (1) ～(3)推导可得 : La P 2 +Ap +R Lr + r 2 i M1 = uM1 +B iT1 - CΨ2ω 2 　(4) r 1 +Lb PiT1 =UT1 - ω 1La P +D r 2 + PLr i M1