第3章直流电动机转矩转速控制课件.ppt

1、 3 PWM 放大器中的一些特殊问题（1）功率管的选择（2）功率管的保护 3.3.3 晶闸管驱动器 3.4 直流电动机转矩转速控制a()()()()()()()()()()()aa aaaaeemt aemddituR itLEtdtEtKtTtK itdtJTtBtTtdt 3.4.1 电流环 3.4.2 速度环/()()()/11/()()1vemavdvfevtmfavdmvtKKT sRsUsT sK KKK KT sKRUsT sT sK K式中：0mmvTTK211()()()11VaVVdfmVVVtVT sRT ssUsTsKT T sT sK K T s 3.5 无刷直流电动

2、机调速系统 3.5.1工作原理 3.5.2 数学模型 电磁转矩 反电动势2emmr at aTpiK imrmrdeppdt 三相定子绕组的电压平衡方程123111213222312333sssssssssssssssdididiuRiLMMedtdtdtdididiuRiLMMedtdtdtdididiuRiLMMedtdtdt 由于三相对成电动机中 因此，则有1230sssiii123()sssM iiMi 111122223333()()()sssssssssdiuRiL MedtdiuRiL MedtdiuRiL Medt如果两个同时导通的绕组电压相加，用电源电压 和电源电流 表示，则

3、auaiddaaa aaeiuR iLKt02()2()2aaemremdRRRLLMKpdJTTdt式中：转子轴上的转矩平衡方程为：3.5.3 无刷直流电动机调速系统 变频器、无刷直流电机、位置和转速检测装置以及控制电路。控制电路包括典型的速度和电流控制器、PWM脉宽调制以及逻辑控制单元。逻辑控制单元主要作用是负责电动机四象限运行时的转矩方向。输入信号：速度控制器的状态判别信号、PWM信号、转子位置传感器信号等。PWM作为译码器的选通信号，控制电压正负极性信号和转子位置传感器信号作为译码地址。译码器输出经过逻辑门产生逆变器的开关信号，并满足逻辑关系如下：3.6 永磁同步电动机矢量控制 3.6

4、.1 工作原理112131coscos(120)cos(240)sAsAsAiitiitiit123jsssssiiiii e定子合成电流 3.6.2 数学模型 在dq坐标系中，与定子绕组交链的磁链可以表示为 由于转子坐标系以角速度 旋转，的时间变化率可以表示为cossin(1)sincosdabqabiiiiii(2)dqrLijLi ddt(3)djdtt将式（2）代入式（3），可得定子绕组上的感应电动势为于是，按dq坐标分解，定子绕组的电压平衡方程可以列写为直轴分量交轴分量电磁转矩 转矩平衡方程()()(4)qdqdrdiddieLL ij LL idtdtdt(5)dddqdiLRiu

5、Lidt(6)qqqeddiLRiuKL idt(8)emt qTK i(8)emddJTTdt如果通过控制跟转子磁链同相的电压分量ud，使得id=0，那么，永磁同步电动机的电压平衡方程和电磁转矩方程则退化为：这同直流电动机的电枢电压平衡方程几电磁转矩方程一样。(10)qqqeemt qdiLRiuKdtTK i 3.6.3 矢量控制1231121311,3/2cos,cos(120),cos(240)3|,2|cos|sinsssabsAsAssAasbsiiiiiiitiitiAtiitiiii由到的坐标变换实现如下计算已知：幅角=等价的双相定子电流为：由ua，ub到us1，us2，us3

6、 的2/3坐标变换计算22110203|tan2|cos32|cos(120)32|cos(240)3sabssssssuUUuuuuuubau可得模，幅角,u等价三相电压为：3.7 交流感应电动机原理与特性 3.7.1 原理结构 3.7.2 等效电路 3.7.3 电磁转矩公式222121222212221112222221111122211123|3423|()111,(),:3|()|()3:()()mmmmmmmmmRISESRRS XRZRjXZSjXZRjXSRZUF SUS Z ZZZZSRZF SS Z ZZZZSememem根据电动机能量平衡原理：T参考图T引入得电磁转矩公式T

7、其中 3.7.4 机械特性 1.堵转转矩 2.最大转矩212222122212221223|,()3|:()ESRRS XESRRXemb令S=1,代入 T可得堵转转矩T12122222212222111221,/0,3|,/()3|322UTSESRRXRS XEEXL 1emmaxmax设E为常量令代入 T解得S再代入电磁转矩公式得最大转矩为:T 3.8 交流感应电动机变频调速 3.8.1 恒压频比变频调速 3.8.2 转差频率控制21222122221maxmax221max3,()/()0,32ERRLdRETLL emem考虑精确的转矩公式:T绘出如右图曲线由dT可解得和转差频率控制中,必须限制22222222()()()mmmRLLIRLI 111定子电流幅值与转差频率的关系为I为了维持不变，定子电流I必须随着的变化而变化，可得I随变化的关系曲线如右图3-47所示 3.9 交流感应电动机矢量控制 3.9.1 数学模型