4.3 矢量控制系统的仿真

带磁链和转矩内环的矢量控制系统仿真模型如图4.2所示。其中直流电源DC、逆变器inverter、电动机motor和电动机测量模块组成了模型的主电路，逆变器的驱动信号由电流滞环脉冲发生器模块产生，电流滞环脉冲发生器模块结构如图4.7所示。三个调节器ASR、ApsiR和ATR均是带输出限幅的PI调节器（见图4.3、4.4、4.5）。转子磁链观测使用二相同步旋转坐标系上的磁链模型（见图4.6），函数模块Fcn用于计算转矩，dq0-to-abc模块用于2r/3s的坐标变换。

图4.2 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真模型

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电动机参数见表1.1，其他参数见表1.2，调节器参数见表1.3。

表1.1电动机参数参考值

电压 定子绕组电阻Rs 转子绕组电阻Rs 互感Lm 摩擦系数F 380V 0.435Ω 0.816Ω 0.069mH 0 频率 定子绕组漏感Lls 转子绕组漏感Lls 转动惯量J极对数 极对数p 表1.2其他参数

逆变器电源为510V 定子绕组自感 Ls= Lm+ Lls=（0.069+0.002）mH=0.071mH 转子绕组自感 Lr= Lm+ Llr=（0.069+0.002）mH=0.071mH 漏磁系数 σ=1-Lm2/ Ls Lr=0.056 转子时间常数 Tr= Lr/Rr=0.071/0.816=0.087 表1.3调节器参数参考值

比例放大器调节器 G1放大倍数 转速调节器ASR 转矩调节器ATR 磁链调节器ApsiR 3.8(G1) 4.5(G3) 1.8(G5) G2放大倍数 0.8(G2) 12(G4) 100(G6) 上限 80 60 15 下限 -80 -60 -15 上限 75 60 13 下限 -75 -60 -13 积分放大器积分器限幅 调节器输出限幅 50Hz 0.02mH 0.002mH 0.19kg·m2 2 （1）转速调节器模块

G2?0.8。 转速调节器的模块如图4.3所示，其输出信号是转矩给定Te?。其中G1?3.8，

图 4.3 ASR调节器结构

（2）磁链调节器模块

磁链调节器的模块如图4.4所示，其中G1?1.8，G2?100。

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图4.4 ApsiR调节器结构

（3）转矩调节器模块

转矩调节器模块如图4.5所示，其中G1?4.5，G2?12。

图4.5 ATR调节器结构

（4）按转子磁链定向转子磁链电流模型

按转子磁链定向转子磁链电流模型如图4.6所示，其中Gain1?69.31e-3，Gain2?1，

Gain3?2，f（u）?69.31e-3*u[1]/(u[2]*0.0874+1e-3)。

图4.6 按转子磁链定向转子磁链电流模型

（5）电流滞环脉冲发生器模块

电流滞环 PWM 控制用一个正弦波电流信号作为电流给定信号，将实际检测到的电动

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机电流作为反馈信号，两者比较后作为滞环比较器的输入，滞环比较器的输出直接去控制逆变电路相应功率开关器件的通断。电流调节器仿真模块的内部结构如图4.7所示，由三个滞环控制器和三个逻辑非运算器组成。

图4.7 电流滞环脉冲发生器模块结构

在给定转速为1400r/min，空载起动，在0.6s时加载60N·m，带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真结果如图4.8所示。

（a）转速响应 （b）转速调节器输出

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