电机矢量控制介绍ppt课件

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1、电机控制基本原理电机数学模型及坐标变换编程中的注意事项矢量控制基本模块介绍6/28/20211异步电机静态等效电路f0：同步频率(输出频率)fs=f0×Sfs：滑差频率Pe=I22×R2/SPe:电磁功率Po=I22×R2（1-S)/S=(1-S)PePo:输出功率f0=fs+frfr：转子频率(转速)输入变量是电压幅值和频率（即电压矢量的相位）输出变量是转速和磁链1、忽略铁芯损耗2、忽略磁路饱和,电感为常数6/28/20212异步电机物理模型与电压方程多变量非线性方程求解复杂，简化的方法是坐标变化，经过三相到两

2、相的坐标变换，变量减少，电感为常数，数学模型简化6/28/20213ABCABCiAiBicCFω1旋转磁动势产生三相绕组模型等效的两相绕组模型1FMTimitMT旋转两相直流绕组模型iiFω16/28/20214坐标系：两相静止坐标系异步电机坐标变换与电压方程ABC坐标系：三相静止坐标系m-t坐标系：两相同步旋转坐标系空间矢量由三相静止坐标系变换到两相坐标系采用park变换6/28/20215异步电机在d-q坐标系上的动态等效电路坐标系：M-T坐标系：6/28/20216电压方程：电磁转矩及运动

3、方程：异步电机两相正交静止坐标系数学模型磁链方程：电动6/28/20217当两相同步旋转坐标系按转子磁链定向时，将转子磁链定向为d轴上，此时d-q坐标系即为m-t坐标系，此时：即，代入电压方程中，得到：异步电机两相正交旋转坐标系数学模型电压方程：磁链方程、转矩方程和运动方程均不变。6/28/20218异步电机在M-T(转子磁链定向)坐标系上的数学模型定子侧稳态电压方程：由转子侧电压方程可得：其中，T2是转子时间常数MTuumut转矩方程：1、定子电流的励磁分量与转矩分量是解耦的。2、r的变化要受到励磁惯性的阻挠

4、，这和直流电机励磁绕组的惯性作用是一致的。6/28/20219电流控制变频器÷异步电机矢量变换模型矢量控制系统原理结构图6/28/2021101、在异步电机矢量变换模型中的转子磁链r和它的定向相位角都是实际存在的，而用于控制器的这两个量都难以直接检测，只能采用观测值或模型计算值。因此，两个子系统完全解耦只有在下述三个假定条件下才能成立：①转子磁链的计算值等于其实际值r；②转子磁场定向角的计算值等于其实际值；③忽略电流控制变频器的滞后作用。2、转子磁链反馈信号是由磁链模型获得的，其幅值和相位都受到电机参数T

5、r和Lm变化的影响，造成控制的不准确性。不如采用磁链开环控制，系统反而会简单一些。在这种情况下，常利用矢量控制方程中的转差公式，构成转差型的矢量控制系统，又称间接矢量控制系统。6/28/202111ASRACRabcmtSVPWMIM负载ia,ib磁链模型矢量控制原理其中，比较重要的模块是磁链、转速模型，电流解耦控制，PWM的死区补偿和过调制，弱磁控制等6/28/202112VF控制方式（1）调速中希望保持电机中每极磁通量m为额定值不变。如果磁通太弱，没有充分利用电机的铁心，是一种浪费；如果过分增大磁通，又会使

6、铁心饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。（2）控制好Eg和f1，便可达到控制磁通的目的。（3）绕组中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势值较高时，忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，定子相电压Us代替Eg，这就是恒压频比的控制方式（4）在低频时Us和Eg都较小，定子阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能忽略。这时，需要人为地把电压Us抬高一些，以便近似地补偿定子压降。（5）在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于“恒转矩调速”性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，基本上属于“恒功率调速”。6/28

7、/202113保持转子磁通恒定，则机械特性曲线为一直线，这正是矢量控制所遵循的原则Tes不同控制方式下的电机机械特性曲线VF控制方式6/28/2021141、为提高性能，加入矢量概念，选取适当的坐标系分解出近似的磁通电流和转矩电流，进行电压、滑差频率前馈控制2、自动滑差补偿根据负载电流的大小，补偿由于负载变化引起的滑差变化3、自动转矩提升补偿定子阻抗压降I1R1，防止气隙磁通减小，造成转矩特性下垂和最大转矩下降imitu*RsitRsimusis4、空载或轻载振荡抑制V/F属于开环控制，存在固有的不稳定性，在空、

8、轻载运行情况下，由于阻尼作用较小，在半基频附近（20Hz~30Hz），容易出现电流大幅振荡。VF系统中的振荡特性与电机定子电阻、瞬态漏抗的大小有关，并与死区时间设置，PWM模式等存在密切的关系。在不引入电机参数的情况下，采用电流反馈对频率f，电压V进行微调，来进行振荡抑制。V/F控制的一些概念6/28/202115V/F控制的优点：1、可以引入简单的矢量模型，提高稳态性能