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摘 要

本文从双馈异步电机的基本工作原理出发，分析双馈异步电机调速的特点，引入矢量控制技术，进行坐标变换，得出双馈异步电机同步坐标系上的数学模型。根据定子磁链定向控制策略，用简化的电压模型法构建了磁链观测器并构建了控制系统。根据系统运行和控制对象的特点，在Matlab/Simulink环境下进行了仿真研究，建立了完整的双馈异步电机矢量调速系统仿真模型，模拟了系统在不同工况下的运行，仿真结果表明控制系统具有良好的动、静态特性，响应速度快。

关键词：双馈异步电机，定子磁链定向，矢量控制，仿真模型

Abstract：Doubly-fed combines the advantages of induction motors and synchronous motors and developed a new type of motor. Not only does it meet the needs of the general situation mechanical governor, and by adjusting the amplitude and phase of the rotor voltage to achieve the stator side power factor adjustment.

In this paper, starting from the basic working principle of doubly-fed induction motor, the analysis of the characteristics of doubly-fed induction motor speed control, the introduction of vector control technology, coordinate transformation, draw a doubly-fed induction motor mathematical model of synchronous coordinate system. Based on stator flux oriented control strategy, using a simplified method to build the voltage model flux observer and control system is constructed. According to the characteristics of the system operation and control object, under the environment of Matlab/Simulink simulation research, the establishment of a complete doubly-fed induction motor vector control system simulation model, the operation of the system under different conditions was simulated, the simulation results show that the control system has good dynamic and static characteristic, fast response speed.

Key words: Double-fed Machine, stator flux oriented, vector control, simulation model

目 录

1 绪论 4

1.1课题研究的意义 4

1.2双馈电机技术的发展状况 4

1.3本文研究的主要内容 4

2 双馈调速的基本原理 5

2.1绕线式双馈电机的结构 5

2.2双馈异步电机的基本方程式 6

2.3双馈调速的基本原理 8

3 矢量控制技术及双馈电机的数学模型 9

3.1矢量变换规律 9

3.1.1从三相到两相的静止坐标变换（3s/2s） 9

3.1.2从两相静止到两相旋转的坐标变换（2s/2r） 10

3.1.3从三相静止到两相旋转的坐标变换（3s/2r） 11

3.1.4直角坐标到极坐标的坐标变换（K/P） 11

3.2双馈异步电机在两相坐标系上的数学模型 12

3.2.1双馈异步电机在两相任意旋转坐标系上（d-q坐标系）的数学模型 12

3.2.2双馈异步电机在两相同步旋转坐标系上的数学模型 14

3.3双馈异步电机矢量控制的基本原理 14

4 双馈调速系统仿真 15

4.1 MATLAB/SIMULINK简介 15

4.2 基于定子磁场定向的双馈异步电机矢量控制仿真系统 15

4.3双馈调速系统在同步运行模式的仿真 16

4.3.1同步运行时系统调速性能分析 16

4.3.2 同步运行负载变化时系统调速性能分析 19

结 论 21

参 考 文 献 22

致 谢 23

1 绪论

1.1课题研究的意义

能源、环境问题是当今世界发展亟待解决的重大问题，在能耗飞速增长的今天，如何高效地利用现有能源成为缓解能源压力的有效途径之一，能源逐渐成为制约各国发展的重要因素。截止2006年末，我国发电总量已达2.8万亿kW。据《电动机调速技术产业化途径与对策的研究》报告显示，目前我国发电总量的66%消耗在电动机上，而我国的能源平均利用率却比发达国家低20%左右，70%的电机只相当于国际20世纪50年代的技术水平，电能浪费十分严重。这主要是因为，在我国工业生产中大量使用着不调速或采用低效率调速方式的交流电动机。如果将其中不调速的改为调速，低效率调速改为高效率调速，不但可以节省大量电能，而且还可以提高生产能力和保证产品质量。

1.2双馈电机技术的发展状况

目前，风机、水泵等机械设备的耗电量几乎占工业耗电量的一半，交流调速技术取得了很大的发展：近十年来，伴随着电力电子、微电子以及现代控制理论等学科的发展，电气传动技术领域已经出现了交流电机调速系统取代直流电机调速系统的发展趋势。其研究领域较成熟的有：无换相器电机调速、交流伺服系统、交流步进拖动系统、无功补偿和谐波抑制等一些领域。双馈电机是将电能分别馈入感应电动机的定子绕组和转子绕组，最适合于风机、水泵等恒负载生产机械。

我国对双馈电机领域的研究起步比西方发达国家较晚。从上世纪九十年代开始，国内才对同步电机的无刷励磁、异步化同步电机、绕线式异步电机双馈调速有不同程度的研究。但是到目前为止，研究工作仍然仅限于实验室，没有研制出在工业生产中能实用化的样机。在双馈电机的研究和应用两方面我国都落后于国外水平。

1.3本文研究的主要内容

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