基于 d - q 模型的感应电动机制动仿真及分析1
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基于
d － q
模型的感应电动机制动仿真及分析
屈 鲁
，
谢 卫
，
张贻旭
，
卢颖娟
(
上海海事大学
，
物流工程学院
，
上海
200135)
摘 要
:
建立三相感应电动机在
d － q
坐标系下的动态数学模型
，
并分析三相电压源型逆变器的空间矢
量
脉宽调制
( SVPWM)
技术
。
在
MATLAB/SIMULINK
环境下
，
构建
SVPWM
电压源型逆变器供电的三相
感应电动机的仿真模型
，
分别进行三相感应电动机能耗制动
、
反接制动和回馈制动的动态仿真
，
并分析
这三种制动方式的特点
，
为电力传动系统的设计提供理论依据
。
关键词
:
感应电动机
; d － q
模型
;
制动
;
动态仿真
; SVPWM
0
引言
感应电动机因其结构简单
、
价格便宜
、
维护方
便
，
在生产和生活中得到了广泛的应用
。
电机制动
是电机控制中经常遇到的问题
，
一般电机制动会出
现在两种不同的场合
，
一是为了达到迅速停车的目
的
，
以各种方法使电机旋转磁场的旋转方向和转子
旋转方向相反
，
从而产生一个电磁制动转矩
;
另一是
在某些场合
，
当转子转速超过旋转磁场转速时
，
电机
也处于制动状态
。
电机制动方式一般分为
:
能耗制
动
，
反接制动及 回馈制 动
［1，2］
。
该 文 主 要在
MAT-
LAB / SIMULINK
环境下进行三相感应电动机传动系
统的建模及制动仿真研究
，
为三相感应电动机的设
计及运行提供必要的理论依据
。
1
三相感应电动机的数学模型
由于三相感应电动机的动态数学模 型是 一个 高
阶
、
非线性
、
强耦合的多变量系统
，
所以利用
MAT-
LAB / SIMULINK
进行电机系统仿真时
，
最为关键的
是建立一个便于仿真的数学模型
。
笔者在
d － q
坐
标系下
，
通过坐标变换对电机模型进行降阶
、
化简
，
由此建立一个便于仿真的由电压源 型逆 变器 供电的
三相感应电动机的动态数学模型
。
1． 1
磁链方程
三相感应电动机在
d － q
坐标系下的磁链方程
为
Ψ
sd
= L
s
i
sd
+ L
m
i
rd
Ψ
sq
= L
s
i
sq
+ L
m
i
rq
Ψ
rd
= L
m
i
sd
+ L
r
i
rd
Ψ
rq
= L
m
i
sq
+ L
r
i
rq
( 1)
式中
，L
s
是定子等效两相绕组的自感
; L
r
是转子等效
两相绕组的自感
; L
m
是定子与转子同轴等效绕组间
的互感
。
1． 2
电压方程
三相感应电动机在
d － q
坐标系下的电压方程
为
u
sd
= R
s
i
sd
+ p
Ψ
sd
－
ω
dqs
Ψ
sq
u
sq
= R
s
i
sq
+ p
Ψ
sq
+
ω
dqs
Ψ
sd
u
rd
= R
r
i
rd
+ p
Ψ
rd
－
ω
dqr
Ψ
rq
u
rq
= R
r
i
rq
+ p
Ψ
rq
+
ω
dqr
Ψ
rd
( 2)
式中
，p
是微分算子
;
ω
dqs
是
d － q
坐标系相对于定子
的角转速
;
ω
dqr
是
d － q
坐标系相对于转子的角转
速
。
1． 3
转矩方程与运动方程
三相感应电动机在
d － q
坐标系下的电磁转矩
方程为
T
e
= n
p
L
m
( i
sq
i
rd
－ i
sd
i
rq
) ( 3)
式中
，n
p
为电机极对数
。
三相感应电动机在
d － q
坐标系下的转子运动
方程为
T
e
= T
L
+
J
n
p
d
ω
dt
( 4)
—53—
2012． No． 2
基于
d － q
模型的感应电动机制动仿真及分析
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