（2）在不同的定子电流值时，按上图的函数关系US=f（w.Is）控制定子电压和频率，就能保持气隙磁通Fm恒定。
2.2转差频率控制系统组成
实现上述转差频率控制规律的转速闭环变压变频调速系统结构原理图如图
2-3所示。
频率控制一一转速调节器ASR的输出信号是转差频率给定ws*，与实测转速信号
w相加，即得定子频率给定信号w1*，即s*1*
电压控制——由w1和定子电流反馈信号Is从微机存储的Us=f（w1,Is）函数中查得定子电压给定信号U*，用U*和w*控制PW电压型逆变器，即得异步电机调速所需的变压变频电源。
公式；；所示的转差角频率w*与实测转速信号w相加后得到定子
频率输入信号w1*这一关系是转差频率控制系统突出的特点或优点。
它表明，在调速过程中，定子频率w随着转子转速w同步地上升或下降，有如水涨而船高，因此加、减速平滑而且稳定。
同时，由于在动态过程中转速调节器ASR饱和，系统能用对应于wsm的限幅转矩Tem进行控制，保证了在允许条件下的快速性。
由此可见，转速闭环转差频率控制的交流变压变频调速系统能够像直流电机双闭环控制系统那样具有较好的静、动态性能，是一个比较优越的控制策略，结构也不算复杂。
然而，它的静、动态性能还不能完全达到直流双闭环系统的水平，存在差距的原因有以下几个方面：
（1）在分析转差频率控制规律时，是从异步电机稳态等效电路和稳态转矩公式出发的，所谓的“保持磁通Fm恒定”的结论也只在稳态情况下才能成立。
在动态中Fm如何变化还没有深入研究，但肯定不会恒定，这不得不影响系统的实际动态性能。
（2）Us=f（w1,Is）函数关系中只抓住了定子电流的幅值，没有控制到电流的相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的因素。
（3）在频率控制环节中，取s*1*，使频率得以与转速同步升降，这本是转差频率控制的优点。
然而，如果转速检测信号不准确或存在干扰，也就会直接给频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的形式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。
3转差频率矢量控制系统构建
交流异步电动机转差频率矢量控制系统的结构如图3-1所示
SPWM
週节塞
图3-1交流异步电动机转差频率矢量控制系统的结构图
该系统的主要特点:
（1）主电路SPW电压型逆变器，开关器件采用IGBT,这是通用变频器常用的方案；
（2）转速采用转差频率矢量控制，即s1，在转速变换过程中，异
步电动机的定子电流频率始终跟随转子的实际转速而同步升降，从而使转速调
节吏加平滑。
图中：
、分别为转子角频率给定和转子角频率负反馈；ilm、ilt分别
为定子电流的转矩分量和励磁分量；为转差角；s为转差角频率；1、分
别为定子角频率和转子角频率正反馈；u1m、u1s分别为定子电压的转矩分量和励磁分量。
根据式
（1）-（4）和图3-1可知，在保持磁通恒定的条件下，电动机的Te由Ile计算，磁通也可以通过Ilm计算。
转速可以通过PI调节器调节，输出lit然后计算得到s，即：
i1t
（7）
4转差频率矢量控制调速系统仿真和分析
4.1仿真模型的建立
根据转差频率矢量控制的基本概念和系统的原理框图，构建转差频率矢量控制调速系统的仿真模型，其主电路采用交一直一交电路，输出三相交流电压拖动异步电动机。
控制部分由给定、转速pI调节器、函数运算、两相/三相坐变换、PW脉冲发生器等环节组成。
下面对该模型的各个模块的构建进行详细的说明。
4.1.1转速调节器模块
转速调节器模块仿真模型如图4-1所示
积分IS
图4-1转速调节器模块仿真模型
它是由放大器Gl、G2和积分器组成的带限幅的转速调节器ASR。
根据角频率，经过转速调节器得到转矩电流的给定值。
4.1.2函数运算模块
图4-2函数运算模块函数运算模块仿真模型
它是根据定子电流的励磁分量im*和it*,通过函数f（u）计算得到转差s然后经过和转子频率m相加得到定子频率1，根据定子频率和矢量转角的关系，对i进行积分，最终得到定子电压矢量转角（theta）。
4.1.3坐标变换模块
坐标变换模块的仿真模型如图4-3所示：
其中，dqO-to-abc模块的搭建主要是根据坐标变换公式，利用Simulink
里的数学函数模块搭建而成，其主要功能是实现两相旋转坐标系至三相静止坐标系的变换，其输出是三相pwr变换器的三相调制信号，最后触发逆变器的功率管得到拖动异步电动机所需的三相交流电源，完成闭环的控制过程。
4.1.4电动机转差频率矢量控制系统的仿真模型
将上面的各个组成部分组合起来就构成整个电动机转差频率矢量控制系统
的仿真模型，电动机转差频率矢量控制系统的仿真模型如图4-4所示，需要设
置电动机，变流桥参数，转换器Usm,Ust公式各转差公式等。
图4-4电动机转差频率矢量控制系统的仿真模型
4.2仿真条件
转子磁链模型的计算参数设置：
异步电动机为380V,50HZ二对极（np2），定子绕组电阻Rm0.435，Lm0.002mH，转子绕组电阻Rr0.816，转子绕组漏感Lm0.002mH,Lm0.069mH,J=0.19Kg.m2，逆变器直流电源为510V,定子绕组电感为LsLmLs0.071mH,Lr0.071mH，漏磁系数为0.056,Tr0.087。
其中，G1、G2G3G4G5G6的放大倍数分别为35、0.15.、0076、2、9.55、1/9.55。
根据相关公式计算得到：
U；0.435*u10.056*0.071*u2*u3
Ut*0.071*u1*u40.435*u20.056*0.071*u3
Wsu2/（0.087*u1）
T1=65N*M该系统较复杂，容易出现收敛问题，经试用各种计算方法，最终选用步长算法ode5,步长取e-5。
4.3仿真结果
仿真结果下图所示，图4-5中a、b、c、d反映了电动机在启动和加载过程中的转速、电流、电磁转矩和电压的变化过程，在启动中逆变器的输出电压（线电压）逐步提高，转速上长，但是电流基本保持不变，为ls=35A，电动机以给
定的最大电流启动。
在0.23s时，转速稍有超调，然后稳定在1400r/min,电流也下降为空载电流，逆变器输出电压也减小了。
电动机在加载后，电流和电压迅
速上升，电动机转矩也随之增加，转速在略经调整后恢复不变
（c）
（b）
（d）
图4-5系统启动加载响应过程
a）转速响应b）定子A相电流c）转子A相电流d）电动机电磁转矩和负载转矩给定
图4-6中a、b、c、d、e、f反映了各控制模块输出信号波形的变化，经2r/3s
变换后的三相调制信号幅值和频率在调节过和逐步增加，且转速随之逐步升高,
信号幅值的提高保证了电动机电流在启动过程中保持不变。
图d和图f分别反映
了电动机在启动过程中定子绕组产生的旋转磁场和电动机的转矩一转速特性。
电
动机在零状态启动时，电动机磁场有一个建立过程，在建立过程中磁场变化是不规则的，这也是引起了转矩的大幅度变化，在0.23s后磁场呈磁场的半径也有变化。
改变励磁给定电流值-*，圆形旋转磁场的半径也有所变化。
电动机的转矩-转速特性反映了通过矢量控制使电动机保持了恒转矩启动，并且改变了ASR
的输出限幅it*，最大转矩可以调节。
为了减少仿真需要的时间，仿真中减小了电动机的转动惯量，但是过小的转动惯量，容易使系统发生振荡，可以通过调节参数观察参数变化对系统的影响。
仿真的结果表明采用转差频率控制的矢量系统具有良好的控制性能。
（c）
（d）
（e）
（f）
图4-6系统各模块波形
a）计算得到的转差频率给定b）逆变器调制频率c）转子角度d）定子磁链轨迹
e）SPWM勺三相调制信号f）转矩一转速特性
通过观察图形可以知道在t=0.23s时，电动机的转速达到给定的1400rpm,而定子电流、转子电流、电磁转矩、计算得到的转差频率给定、逆变器调制频率都有一个迅速的降落，一段时间以后，重新达到稳态。
这是因为在电动机未达到给定转速时，是处于加速状态，在转速刚刚达到给
定值时，则需要一个减速刹车过程，此时转子电流与定子电流波形有一个迅速减小，从而使电磁转矩Te下降，又由于此时基本保持Te与WS的正比关系且
s1*，所以s和1*波形在这个时间段也有很明显的降落。
5结语
这次课程设计历时一个半星期，通过这两个星期的学习，我学到很多很多的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上没有学到过的容。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
这次课程设计根据转差频率矢量控制的基本概念和系统原理图，建立了交流异步电动机专差频率矢量控制系统的仿真，并进行了仿真实验。
经过不断的尝试发祥为了减少仿真需要的时间，可以在仿真中减小了电动机的转动惯量，但是过小转动惯量容易使系统发生振荡，要通过调节参数来观测参数变化对系统的影响。
仿真结果表明，转差频率矢量控制系统具有良好的控制性能。
这次的课程设计也让我看到了团队的力量，我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。
。
刚开始的时候，大家就分配好了各自的任务，大家有的绘制原理图，进行仿真实验，有的积极查询相关资料，并且经常聚在一起讨论各个方案的可行性。
在课程设计中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。
团结协作是我们成功的一项非常重要的保证。
而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
在这个过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨。
生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。
劳动是人类生存生活永恒不变的话题。
虽然这只是一次的极简单的课程制作（转差频率控制的异步电动机矢量控制系统仿真），可是平心而论，也耗费了我们不少的心血。
对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。
让我知道了学无止境的道理。
我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。
挫折是一份财富，经历是一份拥有。
这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
参考文献
[1]余发山,征,王清灵,等.自动控制系统[M].：
中国矿业大学，2005.
[2]娄国焕,郝成,王均术.电气传动技术原理与应用[M].：
中国电力，2007.
[3]易继锴,江祥贤,侯媛彬,等.电气传动自动控制原理与设计[M].：
工业大学，1997.
[4]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].：
机械工业，2000.
[5]方荣惠,邓先明,上官璇峰.电机原理及拖动基础[M].：
中国矿业大学，2004.
[6]胡崇岳.现代交流调速技术[M].：
机械工业，1998.
[7]立群.异步电机转差频率模糊控制变频调速系统设计[D].：
西北工业大，2000.
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