基于MATLAB/Simulink的异步电机与逆变器控制系统建模仿真

资 源 简 介

本Simulink项目构建了异步电机(MAS)与逆变器的集成仿真系统，通过PWM调制技术控制三相电压，实现电机驱动控制策略的验证与性能分析。模型包含完整的控制回路，适用于电机控制算法开发和动态特性研究。

详 情 说 明

异步电机与逆变器控制系统 Simulink 建模仿真

项目介绍

本项目基于 MATLAB/Simulink 环境，构建了一套集成异步电机（MAS）与逆变器的闭环控制系统仿真模型。系统采用空间矢量 PWM（SVPWM）调制技术与磁场定向控制（FOC）策略，旨在高精度地模拟电机驱动系统的动态运行过程。通过该模型，用户可以验证不同控制算法对电机性能（如转速、转矩响应）的影响，并对系统稳定性与功率损耗进行分析评估，为电机控制系统的设计与优化提供有效的仿真平台。

功能特性

• 核心建模：包含详细的异步电机数学模型与两电平电压源型逆变器模型。
• 先进控制：实现基于转子磁场定向的矢量控制（FOC），实现转矩与磁链的解耦控制。
• 调制技术：集成空间矢量PWM调制模块，实现直流电压的高效利用与低谐波输出。
• 闭环控制：具备转速外环与电流内环的双闭环控制结构，内外环均采用PI控制器进行调节。
• 动态分析：可观测电机三相电压/电流、转速、转矩、磁链等关键参数的动态响应曲线。
• 性能评估：支持对系统功率损耗、控制效果及稳态/瞬态性能的综合分析。

使用方法

1. 参数设置：在运行仿真前，首先需要设置系统参数。主要的脚本文件用于集中定义和初始化所有必要参数，包括异步电机的额定参数（功率、电压、电阻、电感、极对数等）、逆变器的直流母线电压、PI控制器的比例与积分增益、PWM载波频率以及仿真的目标转速或转矩指令。
2. 模型打开：在MATLAB命令窗口中输入open_system('主模型文件名.slx')来打开主要的Simulink模型文件。
3. 运行仿真：点击Simulink界面上的“运行”按钮开始仿真。仿真过程中可以实时观察信号示波器的波形变化。
4. 结果分析：仿真结束后，通过MATLAB工作区中的数据或Simulink Data Inspector对保存的仿真结果（如转速响应、电流波形等）进行后处理与分析，生成报告。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11 或 Linux 发行版 或 macOS。
• MATLAB 版本：推荐使用 MATLAB R2021b 或更高版本。
• 必要工具包：必须安装 Simulink。建议安装 Simscape Electrical（原名 SimPowerSystems）工具包以获得更丰富的电气元件库支持。

文件说明

项目中包含的主程序脚本文件承担了整个仿真项目的核心配置与启动任务。它主要负责定义仿真所需的全局参数，例如异步电机与逆变器的电气参数、控制环路PI调节器的各项增益设置、空间矢量PWM调制所需的载波频率等关键运行条件。此外，该脚本还设置了仿真的时间步长、持续时间等基本配置，并可执行模型的加载与仿真启动命令，为用户提供一体化的参数管理和仿真流程控制。