交流异步电机矢量控制（四）——simulink仿真搭建_异步电机矢量控制仿真

前言：前面的三篇文章已将理论部分基本分析完了，下阶段就是对异步电机的矢量控制仿真模型进行搭建，结合前面梳理的理论知识看看矢量控制是不是那回事儿，能不能够实现这个转矩、电流和转速三个指标的控制，另外，验证第三篇磁场定向中转子磁链观测器是否能够实现磁链观测呢？

针对以上问题，本篇博客解决的目标问题：异步电机矢量控制仿真模型搭建

需要这个博客相关资料的，博客私聊我发我邮箱，请勿评论留下个人信息，避免信息泄露，看到就会发过去滴！

1 仿真模型原理框图

仿真的整体框图，下面就是对每个模块的理论与仿真的对应过程。这个结构比较简单，但是这个里面涉及的理论知识每一步实现还是有些东西的。

1.1 电机模型及其参数设置

异步电机的英文为 Asynchronous Machine ，在 Simulink Library Browser 里面搜索Asynchronous Machine SI Unit。把他添加至模型中，模型参数如下图所示。 这里就是设置电机参数的地方，拿到一个电机参数，把他的额定功率、额定电压、额定频率，电感电阻什么的设置好了，这控制对象就有了，后面就可以对他进行控制了。

1.2 三相/两相坐标变换模块

首先是三相/两相静止坐标变化，按照等功率变换，坐标变换的公式如下所示。这个是前面的文章，具体的推导过程传送入口：交流异步电机矢量控制（一）——电机模型及其坐标变换https://blog.csdn.net/sy243772901/article/details/123008450?spm=1001.2014.3001.5502

 模型搭建如下所示：

 1.3 两相静止/两相旋转坐标变换

然后是两相静止/两相旋转坐标变换，按照两相静止/两相旋转的坐标变换公式，公式如下所示：

 模型搭建如下，然后后面还有逆park变换，咱们就把这里面的方程用后面的矩阵替代了就行嘞。

 1.4 转子磁链观测模块

转子磁链观测可以说是模型搭建最关键的一个模块了，因为转子磁链角要用来做坐标变换，矢量控制实现的好不好就看这个角观测准不准了，另一个就是这个地方有些难理解一下。具体的磁场定向原理推导传送入口：交流异步电机矢量控制（三）——磁场定向https://blog.csdn.net/sy243772901/article/details/123067981?spm=1001.2014.3001.5501

 磁链方程与电压方程联立即可得到转子磁链和转差频率的表达式：（这里m=d，t=q。推导大家有不会的可以评论留言，私信发你们推导过程）

式中 taor = Lr/Rr 为转子时间常数。根据转子磁链的公式，可以搭建同步旋转坐标系下的转子磁链观测器模型，观测器结构如下图所示：

 其建立的原理是：三相定子电流经过三相/两相静止坐标变换得到 isalpha 和 isbeta，再按转子磁链定向，经过同步旋转坐标变换后得到 isd 与 isq。利用磁场定向方程即可获得转子磁链   和 转差频率 wsl。wsl 与实际测得的转速信号 wr 相加即可求得定子同步角速度 ws，对其进行积分运算即可得到转子磁链的瞬时空间角度 theta，从而完成转子磁链定向。

仿真模型搭建的结构，这个结构是我封装了的，Lm就是互感，Tr = Lr/Rr，Pn是极对数。想要省力的同志下面邮箱就行，我把搭建好的和一些分析直接给你发过去。

 1.5 PI调节器

双闭环里面就是有转速调节器和电流调节器，调节器其实就是PI这种结构，由这个P环节和I环节共同组成，其仿真模块的搭建如下图所示，这个其实比较简单哈，就是需要注意后面加个限幅。

 1.6 SVPWM发波模块

 在控制部分搭建好了之后，就发波模块的搭建，也就是SVPWM模块的搭建了。这个东西呢，他里面包含的内容就很多，原理也是好多地方有说，咱们就直接点，直接把模块搭建过程和组成直接摆上来。具体的SVPWM解释文档直接去我上传的文件里面下载，都是0积分下载的。

1.6.1 SVPWM模块整体结构

1.6.2 基础矢量时间计算模块

 1.6.3 扇区计算模块

1.6.4 基本矢量作用时间分配模块

1.6.5 电平切换时间计算

 1.6.6 PWM脉冲生成模块

1.6.6 PI参数的简单计算

仿真条件：直流测电压600V，PWM开关频率10kHz，采样周期10us。

依据电流环带宽和电机时间常数有关系，即时间常数

带宽

选取转速环带宽为：

各个参数求解如下：

 电流环参数计算：

 PI参数的计算：

 转速环PI参数的计算：

注意：计算出来的PI参数有时候不是最优质的，在仿真过程中，可以进行调试以达到最优的效果

经过调试，

转速环： P=0.5，I=10

电流环： D ：P=3  I=120

               Q：P=1  I=220

总结：

犹豫模块比较多，所以篇幅比较长点。到这里，模型里面的关键模块就都搭建完按了，大家按照原理框图组装一下就可以了，搭建这个模型大概需要1-2天的时间，建议可以先自己搭建试试。如果遇到了问题，可以把邮箱留在评论，我看到就发过去。下面呢是前面几篇理论知识的传送入口，搭建过程中和这些理论对应着搞，就比较透彻了。PI参数大家带进去直接用就行了，如果要换个电机参数也基本是按照上面公式进行计算就可以了。

其实啊，到这里如果搭建出来了模型，并且把仿真效果跑出来了，这个内心的成就感呀，一下就来了，这个东西一下就变得有意思了，这个相对于搞这个实验我感觉是非常有趣味的，搞实验有时候跑的不好IGBT炸了，炸得自己脑袋懵懵的，这个不会炸！！！

综上，本篇博客解决的目标问题：异步电机矢量控制仿真模型搭建。解决完成，觉得还不错的话来个一键三~连。

仿真

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 系列文章传送门：

1、交流异步电机矢量控制（一）——电机模型及其坐标变换

2、交流异步电机矢量控制（二）——矢量控制原理

3、交流异步电机矢量控制（三）——磁场定向

4、交流异步电机矢量控制（四）——simulink仿真搭建