牵引异步电机矢量控制原理

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1、2008年11月28日1牵引异步电机矢量控制原理2008年11月28日2008年11月28日2主要内容异步电动机动态数学模型的性质牵引电机为什么需要矢量控制？交流电动机的等效直流电动机绕组物理模型牵引电机矢量控制系统结构2008年11月28日3直流电动机的动态数学模型只有一个输入变量——电枢电压和一个输出变量——转速励磁电流（磁通）与电枢电流可分别独立控制SNABabf1f2cdA,B为电刷2008年11月28日4异步电动机的动态数学模型输入量：电压（电流）与频率输出量：转速与磁通异步电动机的电压（电流）、频率、磁通、转速之间又相互影响所以是异步电

2、动机是一个强耦合的多变量（多输入、多输出）系统，同时也是一个非线性系统！2008年11月28日52008年11月28日6为什么铁道车辆要采用矢量控制？空转/滑行再粘着控制的需要接触网电压、车辆重量变化时，要求电机力矩控制的响应速度要快转差频率控制的响应速度：100~300ms矢量控制：数十ms有效抑制再生失效的需要“牵一发而动全身”2008年11月28日7异步电机等效电路2008年11月28日8空转发生时,电机电流的控制（U/f一定，转差频率控制）最终整定值减少定子电流定子电流转矩分量lq一时减少定子电流励磁分量ld电动机电流2008年11月28日

3、9转差频率控制时的Torque电流和励磁电流的变化2008年11月28日10空转发生时，电机电流控制（矢量控制）只减小定子电流的转矩分量相位角通过演算设定励磁电流不变电机电流相位瞬时切换2008年11月28日11转差频率控制与矢量控制的比较2008年11月28日12矢量控制的基本思路通过坐标变换，将异步电动机等效成直流电动机，模仿直流电动机的控制策略，实现将异步电动机像直流电动机一样的控制！2008年11月28日13交流电动机绕组和等效直流电动机绕组的物理模型等效原则：不同坐标系下，产生的磁动势完全一样！2008年11月28日142.坐标变换和变换

4、矩阵异步电机控制要素的分解坐标变换三相→两相变换（3/2变换，Clark变换）静止→旋转变换（2s/2r变换，Park变换）2008年11月28日15三相-两相坐标变换（3/2变换）2008年11月28日16三相-两相变换矩阵写成矩阵的形式：2008年11月28日172.坐标变换和变换矩阵三相→两相变换变换前后总功率不变，则有所以：2008年11月28日18两相-两相旋转变换（2s/2r变换）2008年11月28日19所以：2008年11月28日20牵引异步电机矢量控制框图2008年11月28日21转矩增大一倍时的矢量控制2008年11月28日22

5、转矩增大一倍时的矢量控制示意图