摘 要：电机控制系统是矿井提升机的最关键系统之一，为了研究其矢量控制系统的性能，获得矿井提升机设计参数，在同步旋转坐标系MT坐标系中推出交流异步电机的动态数学模型，并基于MATLAB/Simulink，采用矢量控制方式对矿井提升机电机控制系统进行建模仿真，并给出仿真实验结果。该模型真实的体现了矿井提升机电机驱动系统的性能，很好的预知电机控制系统性能，给矿井提升机电机驱动控制系统的设计提供了很好的参考依据，提高系统设计的效率，并可用来研究多种控制策略。

关键词：矿井提升机 ；矢量控制；matlab；仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.077

0 引言

矿井提升机通常是矿山最重要的关键设备，肩负着矿石、人员等的重要运输责任。对于提升机来说，对加减速及转速精度要求比较高，同时注重运行的安全性与可靠性。近几年来，随着科学技术的迅速发展交流调速技术逐渐成为了主流。由于交流电机成本和维护费用比直流电动机系统更低，可靠性更高。并且随着新的调速方法，如矢量控制、直接转矩控制、自适应控制、无速度传感器控制等的出现，使得交流调速系统的性能越来越优越，交流电机正逐步取代直流电机而成为传动系统驱动电机的主流。计算机仿真技术的出现使得对交流调速的性能分析和研究变的更为方便。如：MATLAB软件已经能够在计算机中全过程地仿真交流调速系统的整个过程。Simlink搭建的模型非常适合交流调速领域内的仿真及研究，可以利用直观的图形解决某些问题并能显著提高工作效率。

1 交流电机矢量控制的数学模型

将电机结构简化后，满足假设条件的理想交流异步电机。其以下的分析、计算所得，误差在允许范围内。以转子磁场定向的异步电机在M-T坐标系中，M 轴与转子磁链 同向。根据电压方程和磁链方程，可得到矢量控制基本方程：

（1） （2） （3）

式中：、分别为定子电流在M、T轴上的分量； 、分别为电机的转子自感和互感；

为转子时间常数；为电机的转差角频率；电磁转矩；为微分算子；为电机极对数。

2 矿井提升机交流驱动矢量控制系统的Simulink建模

2.1 系統的建模

矿井提升机驱动系统由控制系统（包括传感器、plc）、交流异步电机、机械传动等构成。控制系统接受操作人员操纵信号启动，通过给定曲线驱动电机运行，同时速度反馈信号与给定信号比较，偏差信号通过控制器产生M-T坐标系里解耦的两相电流指令，分别控制交流电机的电磁转矩与转速，其利用MATLAB/Sinmulink建模如图1所示。

2.2 仿真参数的设置

（1）技术数据：型号：TDZBS3500-12；功率：3500kW；电流：1400A；电压：1500V；额定转矩：668KN·m；功率因数：0.97；频率：5/12Hz；转速：50/120/r/min；极对数：6：三相星形接法；折算到电动机轴上的总转动惯量J=23000kgm2。空载励磁电流=245A，空载励磁电压=65V，满载励磁电流，=441A，满载励磁电压=169V，满载效率=0.9595。

（2）电磁参数标幺值：=0.038，=0.0107，=0.205，=0.153，=1.573，=1.04，=1.91，=1.2，=0.16，=0.31，=0.09，=0.067（下标表示各绕组漏感）。

（3）空载特性（f=10Hz，n=100r/min）。

2.3 仿真结果的输出及结果分析

从仿真结果图2中曲线可以观察到，其转速上升平稳，0.4S加载后略有下降但随即恢复，在0.18S达到给定转速和0.6S加载时，系统电压、转速、转矩都有相应的变化，调节灵敏。

3 结语

本文采用Matlab/Simulink模块对矿井提升机交流异步电机进行了建模仿真。说明了矢量控制对于复杂的交流调速系统来说是一种很好的控制方式.并且通过仿真波形的分析也验证了交流异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统具有较好的动、静态特性，完全可以适用于矿井提升机的应用场合.

参考文献：

[1]王尧.探讨在三电平逆变器基础上的矿井提升机矢量控制系统[J].煤炭技术，2013（10）：232-234

[2]任思景，董金波.Matlab/Simulink在矿井提升机双闭环调速系统设计中的应用[J].煤炭技术，2003，22（11）：26-28.

基金项目：包头职业技术学院院立科研项目；项目名称：基于MATLAB/Simulink的矿井提升机交流电机控制系统建模与仿真

作者简介：冯毅（1980-），男，河南长葛人，硕士研究生，讲师，主要从事电气专业教学工作，研究方向：PLC控制。