基于S函數的異步電機損耗模型搭建

王智琦　黃同成　林 立

摘 要：根據對異步電機合成磁動勢與旋轉磁場的角度分析，本研究推導出異步電機在兩相靜止坐標系下的損耗模型，并利用Matlab/Simulink中S函數搭建異步電機損耗模型，最后通過矢量控制驗證了該模型的正確性，為異步電機最優控制、損耗最小控制等控制策略奠定了前期研究基礎。

關鍵詞：異步電機;S函數;損耗模型

中圖分類號：TM343 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）35-0040-02

Modeling and Simulation of Loss Model of Asynchronous

Motor Based on S Function

WANG Zhiqi HUANG Tongcheng LIN Li

（Hunan Provincial Key Laboratory of Grids Operation and Control on Multi-Power Sources Area， Shaoyang University，Shaoyang Hunan 422000）

Abstract： According to the angle analysis of the synthetic magnetomotive force and the rotating magnetic field of the asynchronous motor， the loss model of the asynchronous motor in the two-phase static coordinate system was derived in this study， and the loss model of the asynchronous motor was built by S-function in Matlab / Simulink. Finally， the correctness of the model was verified by vector control， which laid the foundation for the early research of the optimal control of the asynchronous motor.

Keywords： asynchronous motor;S-function;loss model

Matlab/Simulink中的異步電機模塊為理想數學模型，未考慮到定子鐵耗，真實程度較低，同時，用Matlab/Simulink模塊搭建的電機模型連線復雜且運算速度較慢。因此，本文使用S-function模塊對異步電機損耗模型進行函數建模，通過矢量控制對電機模型的正確性進行驗證，得到轉矩、轉速等波形。該損耗模型可用于損耗最小控制、最優控制等仿真平臺中[1]。

1 異步電機損耗模型

異步電機運行時，由于磁滯損耗與渦流損耗的存在，其磁動勢與旋轉磁場會存在鐵耗角[2]，該鐵耗角會導致按轉子磁鏈定向時，兩相旋轉坐標系下的勵磁電流分解為兩個分量，其中與轉子磁鏈同向的分量用于勵磁，與轉子磁鏈垂直的分量將用于產生鐵耗。將鐵耗用鐵耗等效電阻代替，可得到考慮定子鐵損的異步電機T形等效電路，如圖1所示。

圖1 考慮定子鐵損的異步電機T形等效電路

根據圖1的異步電機T形等效電路，可得其電壓方程式和磁鏈方程式分別為：

[usα=Rsisα+Pφsαusβ=Rsisβ+Pφsβ0=Rrirα+Pφrα+ωrφrβ0=Rrirβ+Pφrβ-ωrφrα]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

[φsα=Lsisα+Lmirα-LmiFeαφsβ=Lsisβ+Lmirβ-LmiFeβφrα=Lrirα+Lmisα-LmiFeαφrβ=Lrirβ+Lmisβ-LmiFeβ]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

式中，[usα]、[usβ]分別為[α]軸和[β]軸電壓;[φsα]、[φsβ]、[φrα]、[φrβ]分別為[α]軸和[β]軸的定轉子磁鏈，[Ls]、[Lr]、[Lm]分別為定轉子電感和互感;[iFeα]、[iFeβ]為[α]軸和[β]軸鐵耗支路電流。……