三相异步电机的矢量控制课件.ppt

1、 1.三相异步电机的原始数学模型三相异步电机的原始数学模型2. 坐标变换坐标变换3.三相异步电机在同步旋转正交坐标系中的三相异步电机在同步旋转正交坐标系中的数学模型数学模型 4.按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统三相异步电机的原始数学模型三相异步电机的原始数学模型三相异步电机的物理模型三相异步电机的原始数学模型三相异步电机的原始数学模型AAABACAaAbAcAABABBBCBaBbBcBBCACBCCCaCbCcCCaaaAaBaCaaabacbbbAbBbCbabbbccccAcBcCcacbccLLLLLLiLLLLLLiLLLLLLiiLLLLLLiLLLLLLi

2、LLLLLLsslmLLLrrlmLLL每个绕组的磁链是它本身的自感磁链和其他绕组对它的互感磁链之和三相磁链方程三相磁链方程slmsrrlL , L :定转子自感L , L :定转子漏感L :定转子互感（励磁电感）三相异步电机的原始数学模型三相异步电机的原始数学模型rr rruR iP000000000000000000000000000000AAAsBBBsCCCsaaarbbbrcrccuiRuiRuiRduiRdtuiRuRi三相电压方程定子单相电压方程ss ssuR iP转子单相电压方程三相异步电机的原始数学模型三相异步电机的原始数学模型()sin()sin(120 )()sin(12

3、0 )epmsA aB bC cA bB cC aA cB aC bTn Li ii ii ii ii ii ii ii ii i 转矩方程以上数学模型存在非线性强耦合性坐标变换坐标变换 不同坐标系中电动机模型等效的原则是：不同坐标系下绕组所产生的合成磁动势相等直流电机物理模型三相异步电机在不同坐标系下的物理模型坐标变换坐标变换 23333233311coscos()33223sincos()332ABcABCBcBCN iN iN iN iN iiiN iN iN iN ii3223NN变换前后总功率不变23212321013232C23230212113223C坐标变换坐标变换cossin

4、sincosdqiiiiii 2cossin2sincosrCs22cossinsincossrC 三相异步电机在同步旋转正交坐三相异步电机在同步旋转正交坐标系中的数学模型标系中的数学模型 sds sdm rdsqs sqm rqrdr rdm sdrqr rqm sqL iL iL iL iL iL iL iL id-q坐标下的三相异步电机数学模型（原始模型经过坐标变换得到）1111()()sds sdsdsqsqs sqsqsdrdr rdrdrrqrqr rqrqrrduR iPuR iPuR iPuR iP 电压方程磁链方程()epmsq rdsd rqTn Li ii i转矩方程三相

5、异步电机在同步旋转正交坐三相异步电机在同步旋转正交坐标系中的数学模型标系中的数学模型 说明： 1.定子绕组经过3/2变换、两相静止到两相旋转2步变换转子绕组是旋转的，因此需经3/2变换、两相旋转到两相静止、两相静止到两相旋转3步变换2. 等效后的定、转子绕组间不存在相对运动。3.旋转坐标系旋转速度1理论上可为任意值，但只有等于定子电流的频率，即使用同步旋转坐标系同步旋转坐标系，才有实际意义。按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统基本思想通过坐标变换，在按转子磁链定向同步旋转正交系统中，得到等效的直流电动机模型，仿照直流电机的控制方法控制电磁转矩和磁链，然后将转子磁链定向坐标系

6、中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。d轴（m轴）与转子磁链矢量重合坐标变换变换的是矢量矢量按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统sms smm rmsts stm rtrmr rmm smrtr rtm stL iL iL iL iL iL iL iL im-t（磁链-转矩）（d-q）坐标下的三相异步电机数学模型11sms smsmststs ststsmrmr rmrmsrtrtr rtrtsrmuR iPuR iPuR iPuR iP 电压方程磁链方程()epmst rmsm rtTn Li ii i转矩方程按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量

7、控制系统0,0rtrmrrtP 0rmr rmrmrmrPR iPiR d轴（m轴）与转子磁链矢量重合0rmrtuu 考虑到笼型转子内部是短路的由转子电压方程，代入到转子磁链方程，(1)rmrm srrrrmiLPLRLTR按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统转矩公式可简化为()()epmst rmsm rtrr rmm stpmst rmsrtrmrmpTn Li ii iL iLiin Li iLLLnL按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统 电流闭环控制必不可少按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统 问题：问题：1. 如何实现电流闭

8、环控制？如使用电流PI调节器，参数如何选择？2. 如何计算转子磁链？3. 如何计算同步旋转坐标系的角？4. 有没有转子磁链开环的控制方式？5. 矢量控制的优点与缺点？按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统 定子电流闭环控制方式定子电流闭环控制方式1. 三相电流滞环控制2. 定子电流励磁分量和转矩分量分别闭环控制按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统 按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统 转子磁链给定值的选择转子磁链给定值的选择1）额定转速以下）额定转速以下2）额定转速以上）额定转速以上两种控制方式对比两种控制方式对比按转子磁链定向的矢量控

9、制系统按转子磁链定向的矢量控制系统 转子磁链的计算转子磁链的计算是否根据转子磁链的实际值进行控制是否根据转子磁链的实际值进行控制1）直接定向）直接定向2）间接定向）间接定向转子磁链模型转子磁链模型1）电流模型）电流模型2）电压模型）电压模型按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统 C3/2C2s/2rsincos1PrTLmLmTr1/P+iAiBiCisisistismrssrsincossss按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统 调节对象为一个大惯性和一个小惯性，按典型型系统设计电流调节器，ACR选PI调节器， LiT消去大惯性环节2121oiiAioi

10、ITZKKTK定子电流环的设计定子电流环的设计oiAiiTKZK2 *121ddoiisisT s校正后的电流环等效传递函数 按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统 转子磁链环的设计转子磁链环的设计ssK1-1sTLrm12/1sToir*rismi*sm设计方法同电流调节器 精品课件精品课件！精品课件精品课件！按转子磁链定向的矢量控制系统按转子磁链定向的矢量控制系统 转速环按典型型系统设计，ASR采用PI调节器，取中频宽h5， 两个小惯性环节合并，转速环的设计转速环的设计ssKnnn1-12/1sToir*risti*stsTi1Te*TeTL-rr11sTononoinTTT2nnnTTh5inhNTKKnininninnTTTTTTTK53505650622