电力拖动自动控制系统(陈伯时)ppt6-7,8按转子磁链定向.ppt

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1、3/2VR等效直流电机模型ABCiAiBiCit1im1ii异步电动机异步电动机的坐标变换结构图6.7按转子磁链定向的矢量控制系统1矢量控制系统原理结构图控制器VR-12/3电流控制变频器3/2VR等效直流电机模型+i*m1i*t11i*1i*1i*Ai*Bi*CiAiBiCi1iβ1im1it1~反馈信号异步电动机给定信号2设计控制器时省略后的部分控制器VR-12/3电流控制变频器3/2VR等效直流电机模型+i*m1i*t11i*1i*1i*Ai*Bi*CiAiBiCi1iβ1im1it1~反馈信

2、号异步电动机给定信号这样的矢量控制交流变压变频调速系统在静、动态性能上完全能够与直流调速系统相媲美。36.7.2按转子磁链定向（FieldOrientation）4按转子磁链定向后的系统模型代入转矩方程式和状态方程式，并用m，t替代d，q，即得5矢量控制方程方程可写成励磁公式：方程蜕化为代数方程，得转差公式：这使状态方程又降低了一阶。或6矢量控制方程(续)再考虑转矩公式：组成一组矢量控制方程，构成异步电动机矢量变换的数学模型。7异步电动机矢量变换数学模型结构图3/2VR×矢量变换把异步电动机分解成和r两个子系统，从定子电流

3、的励磁分量与转矩分量来看，是解耦的，但由于Te同时受到ist和r的影响，两个子系统仍旧是耦合着的。8带除法环节的解耦矢量控制系统（采用电流控制变频器）电流控制变频器÷异步电机矢量变换模型带除法环节的矢量控制系统可以看成是两个独立的线性子系统9解耦条件①忽略电流控制变频器的滞后作用②转子磁链的计算值等于其实际值r③转子磁场定向角的计算值等于其实际值106.7.3转子磁链模型由实测的三相定子电流通过3/2变换很容易得到两相静止坐标系上的电流is和is，再利用式（6-109）第3，4行计算转子磁链在，轴上的分量为1.在两

4、相静止坐标系上的转子磁链模型11（6-138）（6-139）又由式（6-108）的坐标系电压矩阵方程第3，4行，并令ur=ur=0得12或13整理后得转子磁链模型（6-140）（6-141）按式（6-140）、式（6-141）构成转子磁链分量的运算框图如下图所示。有了r和r，要计算r的幅值和相位就很容易了。转子磁链模型14在两相静止坐标系上的转子磁链模型LmTrLmTrp+11+++-isisβrrTrp+11图6-56在两相静止坐标系上计算转子磁链的电流模型15上图的转子磁链模型适合于模拟控制，用运

5、算放大器和乘法器就可以实现。采用微机数字控制时，由于r与r之间有交叉反馈关系，离散计算时可能不收敛，不如采用下面第二种模型。162.按磁场定向两相旋转坐标系上的转子磁链模型下图是另一种转子磁链模型的运算框图。三相定子电流iA、iB、iC经3/2变换变成两相静止坐标系电流is、is，再经同步旋转变换并按转子磁链定向，得到M、T坐标系上的电流ism、ist，利用矢量控制方程式（6-136）和式（6-135）可以获得r和s信号，由s与实测转速相加得到定子频率信号1，再经积分即为转子磁链的相位角，它也就是同步旋转变

6、换的旋转相位角。17按转子磁链定向两相旋转坐标系上的转子磁链模型3/2VRTrp+1LmSinCosiCiBiAisisistisms1++rTrLm1p图6-57在按转子磁链定向两相旋转坐标系上计算转子磁链的电流模型18和第一种模型相比，这种模型更适合于微机实时计算，容易收敛，也比较准确。上述两种转子磁链模型的应用都比较普遍，但也都受电机参数变化的影响，例如电机温升和频率变化都会影响转子电阻Rr，从而改变时间常数Tr，磁饱和程度将影响电感Lm和Lr，从而Tr也改变。这些影响都将导致磁链幅值与相位信号失真，而反馈信

7、号的失真必然使磁链闭环控制系统的性能降低。196.7.4转速、磁链闭环控制的矢量控制系统——直接矢量控制系统图6-55用除法环节使r与解耦的系统是一种典型的转速、磁链闭环控制的矢量控制系统，r模型在图中略去未画。转速调节器输出带“÷r”的除法环节，使系统可以在第6.7.2节最后指出的三个假定条件下简化成完全解耦的r与两个子系统，两个调节器的设计方法和直流调速系统相似。调节器和坐标变换都包含在微机数字控制器中。20电流控制变频器电流控制变频器可以采用如下两种方式：电流滞环跟踪控制的CHBPWM变频器带电流内环控制的电压源

8、型PWM变频器带转速和磁链闭环控制的矢量控制系统又称直接矢量控制系统。21（1）电流滞环跟踪控制的CHBPWM变频器i*Ai*Bi*CiAiCiBABC图6-59a电流控制变频器22（2）带电流内环控制的电压源型PWM变频器i*Ai*B