交流异步电机矢量控制系统总结报告.doc

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1、交流异步电机矢量控制系统调试总结报告本次设计交流异步电机矢量控制系统用于上海交通大学纯电动汽车。电机驱动控制器设计制作于7月18号完成，调试时间为7月6号至8月12号。试验总结报告全文如下：1、对矢量控制系统的几点考虑（1）交流异步电机矢量控制系统的一般调试步骤①检测空间电压矢量输出电压波形。给定两个控制参考电压量、，软件模拟产生同步旋转角从周期性变化，并将该角度作为反旋转变换角，将变换后得到、作为输入量给SVPWM，同时检测SVPWM输出波形。实现框图如下：SVPWM反旋转变换②对电机三相电流采样并做3/2变换，得到、，运用（1）得到的同步旋转角做旋转变换，检测

2、、是否为直流量，以验证解耦控制是否成功。实现框图如下：旋转变换3/2变换③运用开环控制使电机正常运转，检测电机转速信号，并根据转子磁通的模型，检测转子磁通、计算滑差频率以及同步旋转角的变化规律。实现框图如下：磁通模型④磁通控制量和转矩控制量分别由各自的电流调节器产生，并作为输入量用于SVPWM。实现框图如下：SVPWMPI调节器PI调节器（2）矢量控制系统中电机磁路饱和对磁场定向的影响磁路饱和是由于电感随电机定子电流过大增大而发生变化，使得磁通与励磁电流之间不再保持线性关系，当励磁电流达到一定值时，磁通出现增加缓慢，产生饱和。①对转子磁通的影响磁场定向下，转子磁通

3、：标准电机设计时，一般取：，为额定工况下定子相电流有效值。为了提高的额定值，可以适当降低滑差频率，有利于电机的稳定运行。由于受磁路饱和的影响，转子磁通不能太高。当给定转子磁通超过饱和磁通时，就会破坏转子磁通定向。②对输出转矩的影响磁场定向下，电磁转矩：当励磁电流保持不变时，电磁转矩为一条直线，其斜率取决于即转子磁通的大小，因而由于磁路饱和，斜率受到限制，从而限制电磁转矩。③对转矩电流的影响磁场定向下，电磁转矩可表示为：因而最大转矩发生在，即时，且最大转矩与定子电流平方成正比。由于磁路饱和的影响，增大转子磁通，则需要大大增加。因而一般采取的方法是通过增大来提高电磁转

4、矩。④对弱磁运行的影响磁路饱和时，实际电机中定子电感、转子电感与设计定子电感、转子电感将产生偏差，令：，则可得：对于大容量电机，、可以忽略，即。与磁路饱和程度、负载大小以及给定值的选取相关。当电机恒磁通运行时，取，为设计电感，在输出转矩不超过3倍的额定转矩时，变化较小，使实际转子磁通变化不大。当电机运行于弱磁区时，逐渐变小，使得转矩变化明显，此时选择对电机的输出性能将产生影响。2、7月6号~7月7号试验总结试验分为三个步骤进行：①利用VVVF开环控制软件测试系统稳定性，包括电源、电机驱动器、牵引电机和负载等，并将试验结果（电机定子三相电流、电磁转矩、电机转速、电机

5、轴输出功率、电机驱动器输入电流、电压等）作为矢量控制系统在同等工况下的参考状态。②运用矢量控制软件测试电机起动的平稳性和快速性。③运用矢量控制软件测试电机空载运行情况，最高转速、峰值功率及系统效率等。试验问题：（1）矢量控制起动时，电机空载起动过程中出现抖动、爬行，起动后转矩波动较大。当母线电压达到150~180V时，出现电流保护，电机不能正常起动。原因分析：该矢量控制系统采用转矩闭环控制方式,对于磁通电流给定值直接通过电机转速得到，中间不通过磁通调节环节。电机起动时，采用静止励磁方式，即先通入磁通坐标轴上电流，待电机气隙中建立一定的磁场后，再施加转矩坐标轴上电流

6、。这种控制方式有利于限制电机起动时出现的磁通饱和，减小电机起动过程中的峰值电流。然而，如果静止励磁过程中，给定磁通电流分量过大，则容易引起起动过程中的磁通饱和，使电机起动过程出现振动，电流波动大，甚至引起相电流保护。处理办法：减小静止励磁对应的给定磁通电流，同时对磁通电流调节器输出的电压分量限幅处理。试验结果：电机可在母线电压为312V下平稳起动。（2）电机运行过程中，负载突变时容易产生电机相电流保护。原因分析：转矩电流调节器的PI参数调整不合理，可使得系统对负载变化较为敏感，较小的负载变化可引起电机相电流震荡，导致相电流保护。当反馈电流与给定电流相差较大时，由于

7、PI参数不合理，容易导致电流闭环不能发挥作用，使系统不稳定。处理办法：调整PI参数。试验结果：电机在全速度范围内加减载正常。（3）矢量控制带负载起动困难，接近额定转速时，出现转矩波动，并导致相电流保护；利用VVVF试验时，电机轴输出功率低，电机转速接近额定转速时，出现相电流保护。原因分析：21所电机驱动控制系统试验台采用牵引电动机拖动永磁同步发电机旋转，永磁同步发电机发出电能送水负载（）消耗。相对于牵引电动机，系统负载可表示为：由上述负载公式可知，制动力矩正比于电机转速，且与成反比。牵引电机输出转矩—转速特性与负载特性如下图所示：0图1电机转矩——转速特性和负载特

8、性上图中，