Vol.26 No.4 张长军等：异步电机矢量控制系统动态仿真方法 ·435 桥，由理想直流电源供电，矢量控制的思想是将 的运用使建模工作层次清晰，逻辑明了，而且便 异步电机等效为直流电机进行控制.首先通过坐 于模型的重用.例如二相/三相，三相/二相变换 标变换将反馈量变换为等效于直流电机的两相 模块，就被封装成子系统后被多次利用，从而减 量，然后通过类似于直流电机调速系统的控制器 少了工作量. 计算出励磁电流和电枢电流的给定量，最后再经 过反变换得到三相的参考电流，从而经过电流滞 2仿真模型核心的嵌入和主程序 环比较器给出逆变器的触发信号，驱动逆变器带 设计 动电机.图形化的建模工具使建模过程原理清 晰，在图4中，矢量控制的计算流程非常清晰. 2.1仿真模型核心的嵌入 13可控负载模型 仿真模型在Simulink中完成后，并不能直接 变频调速系统带负载能力是调速系统一个 在程序中利用，更不能离开Simulink环境运行. 很重要的研究内容.为了能仿真出各种负载类 因此首先使用Matlab的RTW(Realtime-Workshop) 型，这里的机械负载模型采用了通用化的设计方 工具将其转换成以C/C+描述的仿真内核，之后 法 嵌入主程序， T-a.+aw (7) 主程序由C++Builder开发，专门设计了输入 输出接口以容纳仿真模型内核，数据接口以面向 式中，n为转速，给定a,a,a2,a不同的取值组合， 对象的类实现，输入接口读取仿真内核的参数和 Tm可以仿真出恒转矩负载、风机泵类负载、恒功 仿真数据，并进行必要的数据格式转换和封装， 率负载等各种复杂的负载类型.图5是可控动态 输出接口将主程序的参数和数据进行必要的数 负载模型在Simulink中的框图 据格式转换并按照仿真内核需要的格式传给仿 真内核，从对仿真内核的所有操作都通过数据接 口完成，仿真内核被封装在接口类中，如图7所 示，从主程序这边看过去，操作仿真内核就和操 作常规的C/C+对象没有区别了，从而使整个程 序符合面向对象的开发思想，风格一致而标准. 并且仿真模型的修改将不会影响主程序，仿真内 核也不需要因为主程序的修改而修改，这将令软 件的升级和重用十分方便. 图5可控通用动态负载模型 数据 Fig.5 Controllable dynamic universal load model 主程序 输入输出 仿真内核 接口 1.4系统模型整合 将上述各个模块整合连接后，就得到如图6 图7仿真模型内核的嵌入 所示的完整的变频调速系统模型，变频器、异步 Fig.7 Embedding the simulation kernel 电机、负载等模块都被封装成为子系统.子系统 2.2仿真主程序设计 电机变频调速仿真软件的设计目的是帮助 科研设计人员进行电机产品、电机拖动系统设、 电机控制系统的设计工作，因此软件在功能设置 nduction Motee 和用户界面设计的指导思想是设计成为一个仿 真的实验平台，让用户可以以熟悉的方式在计算 图6完整系统模型 机上完成一些实验研究工作，从而帮助设计人员 Fig.6 Complete system model 更加快速有效的展开工作.整个软件的工作流程】 一 张 长 军 等 异步 电机 矢 里控制 系统 动 态仿真 方 法 桥 ， 由理 想 直 流 电源 供 电 矢量 控 制 的思 想 是将 异 步 电机等 效为直 流 电机进 行控 制 首先 通 过 坐 标 变 换 将 反馈 量 变 换 为等 效于 直 流 电机 的两 相 量 ， 然 后通 过类似 于 直流 电机调速 系统 的控 制器 计算 出励 磁 电流和 电枢 电流 的给 定量 ， 最 后 再经 过 反变 换 得 到三相 的参考 电流 ， 从而 经 过 电流滞 环 比较器 给 出逆变器 的触 发信 号 ， 驱 动 逆 变器 带 动 电机 图形 化 的建 模 工 具 使 建 模 过 程 原 理 清 晰 ， 在 图 中 ， 矢 量 控 制 的计 算流 程 非 常清 晰 可 控 负载模 型 变 频 调 速 系 统 带 负载 能 力 是 调 速 系 统 一 个 很 重 要 的研 究 内容 为 了能 仿 真 出各 种 负载 类 型 ， 这里 的机械 负载模 型采用 了通用 化 的设计 方 法 二 一 命 ，， 式 中 ， 为转速 ， 给 定 ， ， 伪 ， 不 同的取 值 组 合 ， 可 以仿 真 出恒 转 矩 负载 、 风 机 泵 类 负载 、 恒 功 率 负载等 各 种 复杂 的负载类 型 图 是 可 控 动 态 负载模 型在 中 的框 图 的运 用 使 建 模 工 作 层 次清 晰 ， 逻 辑 明 了 ， 而 且 便 于 模 型 的重 用 例 如 二 相 三 相 ， 三 相 二 相 变 换 模 块 ， 就 被 封 装 成 子 系 统 后 被 多 次利用 ， 从 而 减 少 了工 作 量 】峪 告 十 · 仿 真模 型 核 心 的嵌 入 和 主 程 序 设 计 仿 真模型核 心 的嵌 入 仿 真模 型在 中完 成 后 ， 并 不 能 直接 在 程序 中利用 ， 更 不 能 离 开 环 境 运 行 因此 首先 使用 的 爪勺 工 具将 其 转 换 成 以 什描 述 的仿 真 内核 ， 之 后 嵌入 主 程序 主 程 序 由 什 开 发 ， 专 门设计 了输 入 输 出接 口 以容纳 仿真模 型 内核 数据 接 口 以面 向 对 象 的类 实现 ， 输入接 口 读取 仿 真 内核 的参数 和 仿 真 数 据 ， 并 进 行 必 要 的数 据 格 式转 换 和 封 装 输 出接 口 将 主 程 序 的参 数 和 数据 进 行 必 要 的数 据 格 式 转 换 并 按 照 仿 真 内核 需 要 的格 式传 给 仿 真 内核 从对 仿真 内核 的所 有操 作都通 过数据 接 口 完成 ， 仿 真 内核被封 装 在接 口 类 中 ， 如 图 所 示 ， 从 主 程 序 这边 看 过 去 ， 操 作 仿 真 内核 就和 操 作 常 规 的 料对 象 没 有 区 别 了 ， 从 而 使 整 个 程 序 符合面 向对 象 的开 发 思 想 ， 风 格 一 致 而 标 准 并且 仿 真模 型 的修 改将 不会 影 响主程序 ， 仿真 内 核 也不 需 要 因为 主程 序 的修 改而 修改 ， 这 将令 软 件 的升 级 和 重 用 十 分 方便 图 可 控通用 动 态 负载模 型 咭 系统模 型 整 合 将上 述 各个 模 块 整 合 连 接 后 ， 就 得 到 如 图 所 示 的完整 的变频 调 速 系 统 模 型 变 频 器 、 异 步 电机 、 负载 等 模 块 都 被 封 装 成 为子 系统 子 系 统 仿真内核 主程序 图 仿真模 型 内核 的嵌 入 电 加 六厂州 “ ‘ 】 丫一州叫 一 吮 即 ， 卜 叫 之， 门叫 口 目 月 玩 此 一一 图 完整 系统模型 仿 真 主 程 序 设 计 电机 变 频 调 速 仿 真 软 件 的 设 计 目的 是 帮 助 科 研 设计 人 员进 行 电机 产 品 、 电机 拖 动 系 统 设 、 电机控 制 系统 的设计 工 作 因此 软件 在 功 能设 置 和 用 户 界面 设 计 的指 导 思 想 是 设 计 成 为一 个 仿 真 的实验 平 台 ， 让用 户可 以以熟悉 的方 式在计算 机 上 完成 一 些 实验研 究工 作 ， 从 而 帮助 设计 人 员 更加快 速 有 效 的展 开工 作 整 个 软件 的工 作流程