1、單電機變頻調速矢量控製模型
對(dui)一(yi)般(ban)電(dian)機(ji)調(tiao)速(su)係(xi)統(tong)而(er)言(yan)，從(cong)轉(zhuan)矩(ju)到(dao)轉(zhuan)速(su)近(jin)似(si)為(wei)一(yi)個(ge)積(ji)分(fen)環(huan)節(jie)，其(qi)時(shi)間(jian)常(chang)數(shu)由(you)電(dian)機(ji)和(he)負(fu)載(zai)的(de)機(ji)械(xie)慣(guan)量(liang)決(jue)定(ding)，為(wei)不(bu)可(ke)控(kong)量(liang)。交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)矩(ju)一(yi)般(ban)和(he)定(ding)轉(zhuan)子(zi)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)及(ji)其(qi)夾(jia)角(jiao)有(you)關(guan)。要(yao)控(kong)製(zhi)轉(zhuan)矩(ju)必(bi)須(xu)先(xian)檢(jian)測(ce)和(he)控(kong)製(zhi)磁(ci)通(tong)。在(zai)轉(zhuan)於(yu)磁(ci)場(chang)定(ding)向(xiang)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)中(zhong)，一(yi)般(ban)把(ba)d-q坐標係放在同步旋轉磁場上，把靜止坐標係中的交流量轉換為旋轉坐標係中的直流量，並使d軸與轉子磁場方向重合，此時轉子磁通q軸分量為0。
根據轉子磁通定向矢量控製方程式，用MATLAIJ7.0. 11Simulink6.0可以建立單異步電動機轉子磁場定向矢量控製係統的仿真模型，如圖l所示。第一個模塊為整個矢量控製係統．V模塊和Tmokuaifenbieweixitongmoxingdewaibusudugeidinghejixiefuzaizhuanjugeiding，geidingxinhaojikeyishilianxude，yekeyishilisande。diergemokuaijiangshiliangkongzhixitonggeichudexinhaojinxingxuanze，disangemokuaijiangxinhaodeboxingxianshi。qubieyuyibandelianxumoxing，cixitongshijianlizailisancaiyangshijianjichushangde，fangzhendecaiyangshijian(Sample Time)為1um。
圖2為仿真模塊的內部結構，實際工程上的變頻器為三電平逆變器，但出於仿真速度和仿真資源的考慮，模型中變頻部分敉有采用三電平PWM模(mo)式(shi)，而(er)是(shi)采(cai)用(yong)一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)變(bian)頻(pin)電(dian)源(yuan)，即(ji)根(gen)據(ju)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)計(ji)算(suan)出(chu)來(lai)的(de)給(gei)定(ding)三(san)相(xiang)電(dian)流(liu)直(zhi)接(jie)生(sheng)成(cheng)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)定(ding)子(zi)三(san)相(xiang)電(dian)壓(ya)。經(jing)過(guo)仿(fang)真(zhen)實(shi)驗(yan)，用(yong)這(zhe)種(zhong)簡(jian)化(hua)方(fang)式(shi)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)地(di)縮(suo)短(duan)仿(fang)真(zhen)時(shi)間(jian)和(he)降(jiang)低(di)仿(fang)真(zhen)資(zi)源(yuan)的(de)消(xiao)耗(hao)，並(bing)且(qie)輸(shu)出(chu)的(de)實(shi)驗(yan)波(bo)形(xing)與(yu)采(cai)用(yong)PWMnibianqidejieguojibenxiangtong，jiuduizhenggedaishishusongjichuandongxitongjinxingfangzhenyanjiueryan，zhezhongfangzhenjiegoudejianhuashipubiantongchangdezuofa，yeshiwanquankeyishuomingwenti。
2、三電機主從控製模式的仿真
主zhu從cong控kong製zhi模mo式shi一yi般ban都dou是shi以yi某mou一yi個ge電dian機ji作zuo為wei主zhu驅qu動dong，其qi矢shi量liang控kong製zhi模mo型xing中zhong計ji算suan得de到dao的de給gei定ding轉zhuan矩ju和he電dian機ji本ben身shen的de轉zhuan速su作zuo為wei控kong製zhi其qi他ta電dian機ji的de給gei定ding輸shu入ru。這zhe裏li將jiang同tong軸zhou拖tuo動dong滾gun筒tong的de電dian機ji稱cheng為wei1號和2號，另外一台稱為3號(hao)。三(san)台(tai)電(dian)機(ji)的(de)負(fu)載(zai)力(li)矩(ju)都(dou)取(qu)實(shi)際(ji)負(fu)載(zai)力(li)矩(ju)的(de)三(san)分(fen)之(zhi)一(yi)。速(su)度(du)都(dou)按(an)照(zhao)單(dan)機(ji)仿(fang)真(zhen)效(xiao)果(guo)較(jiao)好(hao)的(de)組(zu)合(he)加(jia)速(su)度(du)給(gei)定(ding)。針(zhen)對(dui)三(san)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)主(zhu)從(cong)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)進(jin)行(xing)仿(fang)真(zhen)。
方案一，以3號電機為主驅動，按照速度給定，1號和2號電機按照速度跟蹤3號電機，並進行力矩限製，即l號和2號電機的輸出電磁轉矩不能大於3號電機。此方案的三電機電流波形如圖3所示，從上至下分別為1號、2號和3號電機的電流波形。可以看出，三電機的電流存在不同步性，2號和3號電機的振蕩相當大，而這可能會導致整個傳動係統出現振蕩。
方案二，以l號電機為主驅動，按照速度給定．2號和3號電機按照速度跟隨，沒有力矩限製。此方案的三電機電流如圖4所示，從上至下分別為1號、2號和3號(hao)電(dian)機(ji)的(de)波(bo)形(xing)。可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，三(san)電(dian)機(ji)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)不(bu)同(tong)步(bu)性(xing)較(jiao)方(fang)案(an)一(yi)更(geng)加(jia)明(ming)顯(xian)，整(zheng)個(ge)傳(chuan)動(dong)係(xi)統(tong)出(chu)現(xian)振(zhen)蕩(dang)的(de)概(gai)率(lv)更(geng)高(gao)。由(you)此(ci)可(ke)見(jian)在(zai)主(zhu)從(cong)控(kong)製(zhi)中(zhong)單(dan)純(chun)的(de)速(su)度(du)跟(gen)蹤(zong)的(de)效(xiao)果(guo)並(bing)不(bu)是(shi)很(hen)理(li)想(xiang)，同(tong)時(shi)力(li)矩(ju)限(xian)製(zhi)對(dui)於(yu)主(zhu)從(cong)控(kong)製(zhi)來(lai)說(shuo)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。
方案三，以l號電機為主驅動，1號電機的輸出電磁轉矩作為2號和3號電機的輸入信號。因此，在2號電機矢量控製模型的內部結構中，其速度調節器已經沒有控製作用了，其給定的電磁轉矩完全是由1號電機的輸出電磁轉矩給出。在3號電機矢量控製模型的內部結構中，3號電機的電磁轉矩給定是由l號電機輸出的電磁轉矩以及3號電機自身的速度調節器產生的電磁轉矩相比較之後產生的，兩者之間的的小者作為最終的給定電磁轉矩。此方案的三電機電流如圖5所示，三個電機的電流波形基本一致．沒有震蕩。相應的詳細仿真結構圖見參考文獻。
3、結論
本文以國內首條在煤礦中應用的中壓變頻驅動的大型帶式輸送機為研究對象。應用MATLAB7.0.1/Simulink6.0建立了異步電動機轉子磁場定向矢量控製的仿真模型。在不同的負載（空載、滿載）和加速度曲線的條件下對異步電機的定子電流、輸出電磁轉矩波形等進行了仿真研究。對三種主從控製原則，從三電機的電流、輸出電磁轉矩、輸出功率以及電機轉速方麵進行了計算機仿真研究，驗證了多滾筒、三電機變頻驅動的控製原則，1號電動機為主驅動，接速度給定，2號電動機接力矩跟蹤，3號電動機按給定速度的1-1倍跟蹤，並證明力矩限製的設計理論是正確的。
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