N第六章异步电动机的动态数学模型和坐标变换.ppt

图6-41　带有滞环的双位式控制器 表6-2　电压空间矢量选择表(p195) 图6-42　定子磁链计算模型 图6-43　转矩计算模型 6.7.4 直接转矩控制系统的特点与存在的问题 表6-1 直接转矩控制系统和矢量控制系统特点与性能比较 性能与特点 直接转矩控制系统 矢量控制系统 磁链控制 定子磁链 转子磁链 转矩控制 砰-砰控制，有转矩脉动 连续控制，比较平滑 坐标变换 静止坐标变换，较简单 旋转坐标变换，较复杂 转子参数变化影响 无[注] 有 调速范围 不够宽 比较宽 例1 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统仿真模型 Current model speed calculaded Apsi-PI ATR-PI ASR 例二：转差频率控制的矢量控制系统仿真模型 例三：转差频率控制的矢量控制系统仿真模型 * * * * * * * * * * 图6-19　异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型 图6-20　矢量控制系统原理结构图 按照图6-20的矢量控制系统原理结构图模仿直流调速系统进行控制时，可设置磁链调节器A?R和转速调节器ASR分别控制?r 和 ? ，如图所示。 为了使两个子系统完全解耦，除了坐标变换以外，还应设法抵消转子磁链?r 对电磁转矩 Te 的影响。 矢量控制系统原理结构图 电流 控制 变频器 ÷ 异步电机 矢量 变换模型 比较直观的办法是，把ASR的输出信号除以?r ，当控制器的坐标反变换与电机中的坐标变换对消，且变频器的滞后作用可以忽略时，此处的（? ?r ）便可与电机模型中的（? ?r ）对消，两个子系统就完全解耦了。这时，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，可以采用经典控制理论的单变量线性系统综合方法或相应的工程设计方法来设计两个调节器A?R和ASR。 应该注意，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，在图中冠以符号“^”以示区别。 图6-21　 简化后的等效直流调速系统 解耦条件 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。 6.6.3 按转子磁链定向矢量控制系统的电流闭环控制方式 图6-22　电流闭环控制后的系统结构图 转速通道存在积分环节,为不稳定结构, 必须加转速外环使之稳定. 图6-23　三相电流闭环控制的矢量控制系统结构图 ①将定子电流两个分量的给定值施行变换,得到三相电流给定值, 再采用电流滞环控制型PWM变频器,在三相定子坐标系中完成电 流闭环控制. ***电流滞环跟踪控制的CHBPWM变频器 ? ? ? i*A i*B i*C iA iC iB A B C 电流控制变频器 ****带电流内环控制的电压源型PWM变频器 ? ? ? i*A i*B i*C iA iC iB A B C 1ACR 2ACR 3ACR PWM u*A u*B u*C 电流控制变频器 图6-24　定子电流励磁分量和转矩分量闭环控制的矢量控制系统结构图 ②将检测的三相电流施行3/2变换和旋转变换,得到mt坐标系中 的电流,采用PI调节软件构成电流闭环控制…… 6.6.4 按转子磁链定向矢量控制系统的转矩控制方式 图6-25　转矩闭环控制的矢量控制系统结构图 图6-26　转矩闭环的矢量控制系统原理框图 图6-27　带除法环节的矢量控制系统结构图 图6-28　带除法环节的矢量控制系统原理框图 6.6.5 转子磁链模型 要实现按转子磁链定向的矢量控制系统，很关键的因素是要获得转子磁链信号，以供磁链反馈和除法环节的需要。开始提出矢量控制系统时，曾尝试直接检测磁链的方法，一种是在电机槽内埋设探测线圈，另一种是利用贴在定子内表面的霍尔元件或其它磁敏元件。 从理论上说，直接检测应该比较准确，但实际上这样做都会遇到不少工艺和技术问题，而且由于齿槽影响，使检测信号中含有较大的脉动分量，越到低速时影响越严重。因此，现在实用的系统中，多采用间接计算的方法，即利用容易测得的电压、电流或转速等信号，利用转子磁链模型，实时计算磁链的幅值与相位。 利用能够实测的物理量的不同组合，可以获得多种转子磁链模型，现在给出两个典型的实例。 1.转子磁链电流模型 (1) 坐标系转子磁链电流模型 图6-29　在αβ坐标系上计算转子磁链的电流模型 (2) mt 坐标系转子磁链电流模