前言：前面的三篇文章已将理论部分基本分析完了，下阶段就是对异步电机的矢量控制仿真模型进行搭建，结合前面梳理的理论知识看看矢量控制是不是那回事儿，能不能够实现这个转矩、电流和转速三个指标的控制，另外，验证第三篇磁场定向中转子磁链观测器是否能够实现磁链观测呢？
针对以上问题，本篇博客解决的目标问题：异步电机矢量控制仿真模型搭建
需要这个博客相关资料的，博客下评论留个常用邮箱，看到就会发过去滴！
1 仿真模型原理框图 
文章图片
仿真的整体框图，下面就是对每个模块的理论与仿真的对应过程。这个结构比较简单，但是这个里面涉及的理论知识每一步实现还是有些东西的。
文章图片
1.1 电机模型及其参数设置 异步电机的英文为 Asynchronous Machine ，在 Simulink Library Browser 里面搜索Asynchronous Machine SI Unit。把他添加至模型中，模型参数如下图所示。 这里就是设置电机参数的地方，拿到一个电机参数，把他的额定功率、额定电压、额定频率，电感电阻什么的设置好了，这控制对象就有了，后面就可以对他进行控制了。
文章图片
1.2 三相/两相坐标变换模块 首先是三相/两相静止坐标变化，按照等功率变换，坐标变换的公式如下所示。这个是前面的文章，具体的推导过程传送入口：交流异步电机矢量控制（一）——电机模型及其坐标变换
文章图片
https://blog.csdn.net/sy243772901/article/details/123008450?spm=1001.2014.3001.5502
文章图片
模型搭建如下所示：
文章图片
1.3 两相静止/两相旋转坐标变换 然后是两相静止/两相旋转坐标变换，按照两相静止/两相旋转的坐标变换公式，公式如下所示：
文章图片
模型搭建如下，然后后面还有逆park变换，咱们就把这里面的方程用后面的矩阵替代了就行嘞。
文章图片
1.4 转子磁链观测模块 转子磁链观测可以说是模型搭建最关键的一个模块了，因为转子磁链角要用来做坐标变换，矢量控制实现的好不好就看这个角观测准不准了，另一个就是这个地方有些难理解一下。具体的磁场定向原理推导传送入口：交流异步电机矢量控制（三）——磁场定向
文章图片
https://blog.csdn.net/sy243772901/article/details/123067981?spm=1001.2014.3001.5501
磁链方程与电压方程联立即可得到转子磁链和转差频率的表达式：（这里m=d，t=q。推导大家有不会的可以评论留言，私信发你们推导过程）
文章图片
文章图片
式中 taor = Lr/Rr 为转子时间常数。根据转子磁链的公式，可以搭建同步旋转坐标系下的转子磁链观测器模型，观测器结构如下图所示：
文章图片
其建立的原理是：三相定子电流经过三相/两相静止坐标变换得到 isalpha 和 isbeta，再按转子磁链定向，经过同步旋转坐标变换后得到 isd 与 isq。利用磁场定向方程即可获得转子磁链 
文章图片
和 转差频率 wsl。wsl 与实际测得的转速信号 wr 相加即可求得定子同步角速度 ws，对其进行积分运算即可得到转子磁链的瞬时空间角度 theta，从而完成转子磁链定向。
仿真模型搭建的结构，这个结构是我封装了的，Lm就是互感，Tr = Lr/Rr，Pn是极对数。想要省力的同志下面邮箱就行，我把搭建好的和一些分析直接给你发过去。
文章图片
1.5 PI调节器 双闭环里面就是有转速调节器和电流调节器，调节器其实就是PI这种结构，由这个P环节和I环节共同组成，其仿真模块的搭建如下图所示，这个其实比较简单哈，就是需要注意后面加个限幅。
文章图片
1.6 SVPWM发波模块 在控制部分搭建好了之后，就发波模块的搭建，也就是SVPWM模块的搭建了。这个东西呢，他里面包含的内容就很多，原理也是好多地方有说，咱们就直接点，直接把模块搭建过程和组成直接摆上来。具体的SVPWM解释文档直接去我上传的文件里面下载，都是0积分下载的。
1.6.1 SVPWM模块整体结构
文章图片
1.6.2 基础矢量时间计算模块
文章图片
1.6.3 扇区计算模块
文章图片
1.6.4 基本矢量作用时间分配模块
文章图片
1.6.5 电平切换时间计算
文章图片
1.6.6 PWM脉冲生成模块
文章图片
1.6.6 PI参数的简单计算 仿真条件：直流测电压600V，PWM开关频率10kHz，采样周期10us。
依据电流环带宽和电机时间常数有关系，即时间常数
文章图片
带宽
文章图片
选取转速环带宽为：
文章图片
各个参数求解如下：
电流环参数计算：
文章图片
文章图片
PI参数的计算：
文章图片
转速环PI参数的计算：
文章图片
注意：计算出来的PI参数有时候不是最优质的，在仿真过程中，可以进行调试以达到最优的效果
经过调试，
转速环： P=0.5，I=10
电流环： D ：P=3I=120
Q：P=1I=220
总结： 犹豫模块比较多，所以篇幅比较长点。到这里，模型里面的关键模块就都搭建完按了，大家按照原理框图组装一下就可以了，搭建这个模型大概需要1-2天的时间，建议可以先自己搭建试试。如果遇到了问题，可以把邮箱留在评论，我看到就发过去。下面呢是前面几篇理论知识的传送入口，搭建过程中和这些理论对应着搞，就比较透彻了。PI参数大家带进去直接用就行了，如果要换个电机参数也基本是按照上面公式进行计算就可以了。
其实啊，到这里如果搭建出来了模型，并且把仿真效果跑出来了，这个内心的成就感呀，一下就来了，这个东西一下就变得有意思了，这个相对于搞这个实验我感觉是非常有趣味的，搞实验有时候跑的不好IGBT炸了，炸得自己脑袋懵懵的，这个不会炸！！！
综上，本篇博客解决的目标问题：异步电机矢量控制仿真模型搭建。解决完成，觉得还不错的话来个一键三~连。
系列文章传送门：
1、交流异步电机矢量控制（一）——电机模型及其坐标变换
2、交流异步电机矢量控制（二）——矢量控制原理
3、交流异步电机矢量控制（三）——磁场定向
4、交流异步电机矢量控制（四）——simulink仿真搭建
【异步电机基础|交流异步电机矢量控制（四）——simulink仿真搭建】
