1、单电机变频调速矢量控制模型
对一般电机调速系统而言，从转矩到转速近似为一个积分环节，其时间常数由电机和负载的机械惯量决定，为不可控量。交流电机的转矩一般和定转子旋转磁场及其夹角有关。要控制转矩必须先检测和控制磁通。在转于磁场定向矢量控制系统中，一般把d-q坐标系放在同步旋转磁场上，把静止坐标系中的交流量转换为旋转坐标系中的直流量，并使d轴与转子磁场方向重合，此时转子磁通q轴分量为0。
根据转子磁通定向矢量控制方程式，用MATLAIJ7.0. 11Simulink6.0可以建立单异步电动机转子磁场定向矢量控制系统的仿真模型，如图l所示。第一个模块为整个矢量控制系统．V模块和T模块分别为系统模型的外部速度给定和机械负载转矩给定，给定信号既可以是连续的，也可以是离散的。第二个模块将矢量控制系统给出的信号进行选择，第三个模块将信号的波形显示。区别于一般的连续模型，此系统是建立在离散采样时间基础上的，仿真的采样时间(Sample Time)为1um。
图2为仿真模块的内部结构，实际工程上的变频器为三电平逆变器，但出于仿真速度和仿真资源的考虑，模型中变频部分敉有采用三电平PWM模式，而是采用一个简单的变频电源，即根据矢量控制计算出来的给定三相电流直接生成异步电机定子三相电压。经过仿真实验，用这种简化方式可以有效地缩短仿真时间和降低仿真资源的消耗，并且输出的实验波形与采用PWM逆变器的结果基本相同，就对整个带式输送机传动系统进行仿真研究而言，这种仿真结构的简化是普遍通常的作法，也是完全可以说明问题。
2、三电机主从控制模式的仿真
主从控制模式一般都是以某一个电机作为主驱动，其矢量控制模型中计算得到的给定转矩和电机本身的转速作为控制其他电机的给定输入。这里将同轴拖动滚筒的电机称为1号和2号，另外一台称为3号。三台电机的负载力矩都取实际负载力矩的三分之一。速度都按照单机仿真效果较好的组合加速度给定。针对三种不同的主从控制策略进行仿真。
方案一，以3号电机为主驱动，按照速度给定，1号和2号电机按照速度跟踪3号电机，并进行力矩限制，即l号和2号电机的输出电磁转矩不能大于3号电机。此方案的三电机电流波形如图3所示，从上至下分别为1号、2号和3号电机的电流波形。可以看出，三电机的电流存在不同步性，2号和3号电机的振荡相当大，而这可能会导致整个传动系统出现振荡。
方案二，以l号电机为主驱动，按照速度给定．2号和3号电机按照速度跟随，没有力矩限制。此方案的三电机电流如图4所示，从上至下分别为1号、2号和3号电机的波形。可以看出，三电机输出电流不同步性较方案一更加明显，整个传动系统出现振荡的概率更高。由此可见在主从控制中单纯的速度跟踪的效果并不是很理想，同时力矩限制对于主从控制来说非常重要。
方案三，以l号电机为主驱动，1号电机的输出电磁转矩作为2号和3号电机的输入信号。因此，在2号电机矢量控制模型的内部结构中，其速度调节器已经没有控制作用了，其给定的电磁转矩完全是由1号电机的输出电磁转矩给出。在3号电机矢量控制模型的内部结构中，3号电机的电磁转矩给定是由l号电机输出的电磁转矩以及3号电机自身的速度调节器产生的电磁转矩相比较之后产生的，两者之间的的小者作为最终的给定电磁转矩。此方案的三电机电流如图5所示，三个电机的电流波形基本一致．没有震荡。相应的详细仿真结构图见参考文献。
3、结论
本文以国内首条在煤矿中应用的中压变频驱动的大型带式输送机为研究对象。应用MATLAB7.0.1/Simulink6.0建立了异步电动机转子磁场定向矢量控制的仿真模型。在不同的负载（空载、满载）和加速度曲线的条件下对异步电机的定子电流、输出电磁转矩波形等进行了仿真研究。对三种主从控制原则，从三电机的电流、输出电磁转矩、输出功率以及电机转速方面进行了计算机仿真研究，验证了多滚筒、三电机变频驱动的控制原则，1号电动机为主驱动，接速度给定，2号电动机接力矩跟踪，3号电动机按给定速度的1-1倍跟踪，并证明力矩限制的设计理论是正确的。
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