2.2 仿真模型中主要部分

　　2.2.1 異步電動機與逆變模塊

　　異步電動機選用SimPowerSystem模塊庫中的Asyn-chronous Machine SI Uints，選擇在同步旋轉坐標系的籠式異步電動機數學模型。模塊的A，B，C是異步電動機定子繞組輸入端，與IGBT逆變器的輸出相連。逆變部分由SimPowerSystem 模塊庫中的Power Electronic 下的Universal Bridge 模塊形成，逆變器的輸入pulse 端為PWM控制信號（6路），輸出為三相ABC交流電壓。

　　2.2.2 矢量控制模塊

　　矢量控制模塊的內部結構如圖3 所示。子模塊輸入角速度給定和實際角速度值求偏差，并送入轉速調節器（PI 調節器）；磁鏈給定的偏差信號用來作為磁鏈調節器（PI調節器）的輸入，dq-abc、各計算環節及abc-dq 實現轉速和磁鏈的解耦控制，pulses generator單元產生脈沖信號控制IGBT逆變器達到變頻調速的目的。轉子磁鏈相位角和勵磁、轉矩電流計算均根據矢量控制原理采用Simulink 下的Fun模塊設置函數，本文不再給出它們的具體仿真模型。

　　2.2.3 脈沖發生器模塊

　　脈沖發生器模塊由滯環控制器和邏輯非運算器組成。模塊的輸入信號是三相給定電流和三相實測電流，輸出信號是由六路IGBT 逆變器逆變來的六相脈沖信號。模塊將給定信號和實際測量信號進行比較，當實測電流小于給定電流且偏差大于滯環寬度時，輸出為1，逆變器相正向導通，負向關斷；當實際電流大于給定電流且偏差小于滯環寬度時，輸出為0，逆變器相負向導通，正向關斷。采用逆變器通與斷來調節逆變器輸出線電壓的頻率，實現變頻調速。電流滯環控制器模型如圖4所示。

　　2.2.4 abc-dq，dq-abc坐標變換模塊

　　abc-dq變換模塊實現三相定子坐標到dq 坐標的變換，變換模塊模型如圖5 所示；dq-abc 變換模塊實現dq 坐標到三相定子坐標的變換，變換模塊仿真模型如圖6所示。采用三相到兩相或兩相到三相變換表達式設置變換模塊中相應的函數表達式。仿真采用的Simu- link/ User-Defined Function/Matlab Fcn模塊實現不同形式的函數運算。

　　3 仿真結果及分析

　　3.1 參數設置

　　在啟動仿真之前，首先要設置交流異步電機參數：

　　額定線電壓220 V、交變頻率50 Hz、磁極對數2，轉動慣量J = 1.662;阻尼系數D = 0.1;定子內阻Rs = 0.087 Ω，定子漏感Ls = 0.8 mH;轉子內阻Rr = 0.028 Ω，轉子漏感Lr = 0.8 mH;定轉子互感Lm = 34.7 mH.

　　逆變器參數：逆變器設置為三電平橋式電路IGBT，逆變器直流電源VDC = 780 V，給定磁通值φ*r = 0.96 Wb;轉速控制器（PI調節器）參數kp = 13，ki = 26，限幅為300;電流控制器的滯環寬度H = 20 A.負載轉矩為10 N-m，給定角速度為20 rad/s.

　　3.2 仿真分析

　　通過選擇適當的PID參數，采用不同的PID參數對電機的空載、負載及正常運行過程進行仿真，本仿真采用試湊的方法完成兩個調節器PID參數選擇。結果得系統響應平穩、動靜態性能都較好，轉速超調小且穩態誤差小。仿真結果驗證了該建模方法的有效性和正確性。

　　4 結語

　　異步電機矢量控制系統一直都是系統原理和系統設計方案的重點和難點，基于Simulink的異步電機矢量控制系統模型為設計良好的矢量控制系統提供了完善的系統驗證方法。本文根據矢量控制原理完成了結構簡明的按轉子磁鏈定向的矢量控制系統，經過仿真實驗，結果表明該矢量控制系統能有效控制異步電機的啟動和調速，證明了本文所提出的設計方案具有很強的實用性。