交流调速电源-变频（变压）电源1.主回路.ppt

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1、交流调速电源－变频（变压）电源1.主回路0.复习回顾交流调速电源－变频（变压）电源2.控制电路0.复习回顾调速机械特性On补偿定子压降后的特性O<<<图基频以上图基频以下数字控制通用变频器-异步电动机调速系统原理图M3~电压检测泵升限制电流检测温度检测电流检测单片机显示设定接口PWM发生器驱动电路~URUIR0R1R2RbVTbKR0R1RbR2三相异步电动机矢量控制系统伺服系统前面论述的通用VVVF变频调速系统，基于异步电机稳态数学模型的调速系统，能够在一定范围内实现平滑调速，但若遇到数控机床、轧钢机、载客电梯等需要高动态性能的调速系统，就不能完全适应了。要实

2、现高动态性能的调速系统，必须基于异步电机的动态数学模型。但其动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。要完成这一任务并非易事。目前应用最广的就是按转子磁链定向的矢量控制系统。0.问题的提出第一节三相异步电动机矢量控制的基本思想矢量控制的基本思想：把交流电动机的物理模型等效地变换成类似直流电动机的模式，用模拟直流电动机的控制特点进行三相异步电动机的控制，使分析和控制大大简化。调速的关键是转矩控制，转速通过转矩来改变。直流电机的物理模型直流电机有两套绕组：F为励磁绕组，A为电枢绕组，（C为补偿绕组），机械上独立，在空间互差90°，分别由不同的电源供电，励磁

3、电流和电枢电流独立可调，因此控制简单。dqFACifiaic分析结果由于电枢产生的磁动势方向与主磁通方向垂直，所以对主磁通影响甚微，直流电机的主磁通基本上唯一地由励磁绕组的励磁电流决定，这是直流电机的控制系统比较简单的根本原因。直流电动机的转矩电枢电流I和磁通Φ是两个互相独立的变量三相异步电动机的转矩转子电流I2和气隙磁通Φ两个变量既不正交，彼此也不是独立的。——异步电动机难于控制的根本原因交流电机的物理模型定子电流分解成磁场方向的分量和与之正交方向的分量，二者分别控制。即定子电压或电流实施矢量控制解决方法在旋转坐标系上看，异步电动机各矢量都变成了静止矢量，经

4、过坐标旋转变换以后，它们在坐标系上的各分量都是直流量，可以很方便地从统一转矩公式出发，找到转矩和被控电流矢量的各分量间的关系。20世纪70年代初期提出了两项突破性的研究成果“感应电机磁场定向的控制原理”“感应电机定子电压的坐标变换控制”矢量控制的基础出发点：以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标，利用从静止坐标系到旋转坐标系之间的变换，把定子电流中的励磁电流分量与转矩电流分量变成标量独立开来，进行分别控制。通过坐标变换重建的异步电机模型就可等效为一台直流电动机，从而可像直流电机那样进行快速的转矩和磁通控制。矢量控制的交流传动系统进入了伺服控制的高精度领域。众所周

5、知，交流电机三相对称的静止绕组A、B、C，通以三相平衡的正弦电流时，所产生的合成磁动势是旋转磁动势F，它在空间呈正弦分布，以同步转速1旋转。ABCABCiAiBiCFω1图a如果能将交流电机的物理模型等效地变换成类似直流电机的模式，分析和控制就可以大大简化。坐标变换正是按照这条思路进行的。在这里，不同电机模型彼此等效的原则是：在不同坐标下所产生的磁动势完全一致。控制策略建立起同步旋转的坐标系在旋转坐标系上看，异步电动机各矢量都变成了静止矢量，经过坐标旋转变换以后，它们在坐标系上的各分量都是直流量，可以很方便地从统一转矩公式出发，找到转矩和被控电流矢量的各分量间

6、的关系。电动机，无论是直流还是交流，都由定子和转子两部分组成。它们分别产生定子磁通势矢量和转子磁能磁通势矢量，好像空间有两块磁铁，一块是固定的，另一块是可转动的。二、统一的电动机转矩公式当这两块磁铁的磁通势矢量方向一致时，不产生转矩，转子不动；若方向不一致，它们将互相吸引，产生转矩，使转子转动。电动机的转矩等于三个磁通势矢量Fs、Fr和Fc中任两矢量的模和它们间夹角的正弦值之积，即矢量平行四边形的面积。它只与这些矢量的大小与相对位置有关，而与它们的绝对位置、是否转动无关，我们可以从便于实现出发，按任一公式控制电动机转矩。交流电动机的磁通势矢量Fs、Fr和Fc都在

7、空间以同步速度旋转，彼此相对静止，欲控制转矩，必须控制任两磁通势矢量的大小和相对位置。故称之为矢量控制。交流电动机的所有矢量（磁通势、磁链、电压、电流等）都在空间以同步速度旋转，它们在定子坐标系（静止系）上的各分量，即在定子绕组上的物理量，都是交流量，控制和计算不方便。采用坐标变换，站在旋转坐标系上看，电动机各矢量都变成了静止矢量，它们在坐标系上各分量都是直流量，可以很方便地从统一转矩公式出发，找到转矩和被控矢量各分量的关系，实时地算出转矩控制所需的被控矢量（电压或电流等矢量）各分量间的关系，实时地算出转矩控制所需的被控矢量的直流分量的值（直流给定量）。由于这些

8、被控矢量的直流分量在物理