联型矢量控制系统仿真与优化

基于前面章节对多单元矢量控制系统理论介绍和原理分析，本节将介绍级联型矢量控制系统的仿真研究。系统仿真模型是基于Matlab/Simulink提供的基本模块搭建而成，如图6-24所示。其中电动机参数：额定功率为P_N=7.5kW，额定电压为U_N=380V，极对数p_n=2，额定转速为n_N=1450r/min，定子等效电阻为R_s=0.75Ω，转子等效电阻为R_r=0.75Ω，互感为L_m=124.1mH，定、转子电感为L_s=L_r=127.1mH。

图6-24仿真模型中矢量控制部分与图6-4所示的矢量控制部分一致，其主要模块包括：转差计算，坐标变换，PI调节器，磁链观测几个部分，作用是完成转速环、转矩环、电流环的闭环控制，使电动机的调速性能达到要求。此外，载波移相仿真模型如图6-25所示。

图6-26～图6-30所示为仿真波形，其中图6-26所示为输出到电动机定子线电压仿真波形，由图可见，移相载波可以有效增加电压台阶数，降低谐波含量，使之趋于正弦；图6-27、图6-28、图6-29所示分别为三相定子电流仿真波形、电动机转速仿真波形以及电动机输出转矩仿真波形。由图可见，初始给定转速为500r/min，在1s时刻阶跃改变给定转速到800r/min，在1.5s时刻阶跃增大负载转矩，仿真结果表明在电动机运行稳定后，三相定子电流波形较好，改变负载转矩，系统恢复较为迅速；改变电动机给定转速，实际转速跟踪较快，系统性能良好。图6-30所示为磁链轨迹仿真图。由图可见仿真获得了圆形磁链，表明对磁链具有良好的控制，能提高系统调速精度。

图6-24 级联型矢量控制系统仿真模型

图6-25 载波移相仿真模型

图6-26 输出到电动机定子线电压仿真波形(www.xing528.com)

图6-27 三相定子电流仿真波形

图6-28 电动机转速仿真波形

图6-29 电动机输出转矩仿真波形

图6-30 磁链轨迹仿真图