機(jī)電傳動(dòng)第十章交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)

1、第十章第十章 交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)交流傳動(dòng)控制系統(tǒng) 本章要求：本章要求： 1、掌握交流調(diào)速的基本原理及類型；、掌握交流調(diào)速的基本原理及類型； 2、熟悉交流電機(jī)調(diào)速的特性、特點(diǎn)及適用、熟悉交流電機(jī)調(diào)速的特性、特點(diǎn)及適用場(chǎng)合；場(chǎng)合； 3、了解交流變頻調(diào)速的原理和特性。、了解交流變頻調(diào)速的原理和特性。 本章知識(shí)點(diǎn)：本章知識(shí)點(diǎn)： 1、交流變頻基本原理；、交流變頻基本原理； 2、V/F控制；控制； 3、矢量控制。、矢量控制。 交流電動(dòng)機(jī)分為交流電動(dòng)機(jī)分為同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)與與異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)兩大類。在變頻調(diào)速出現(xiàn)以前，異步電機(jī)兩大類。在變頻調(diào)速出現(xiàn)以前，異步電機(jī)除了繞線電機(jī)可通過改變轉(zhuǎn)子電阻或電抗除了

2、繞線電機(jī)可通過改變轉(zhuǎn)子電阻或電抗實(shí)現(xiàn)小范圍調(diào)速以外，幾乎都不調(diào)速。僅實(shí)現(xiàn)小范圍調(diào)速以外，幾乎都不調(diào)速。僅在結(jié)構(gòu)上采取措施設(shè)計(jì)成不同極數(shù)的電機(jī)在結(jié)構(gòu)上采取措施設(shè)計(jì)成不同極數(shù)的電機(jī)和電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)。隨著變頻調(diào)和電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的進(jìn)步，變頻調(diào)速成為異步電機(jī)調(diào)速技術(shù)的進(jìn)步，變頻調(diào)速成為異步電機(jī)調(diào)速甚至電機(jī)調(diào)速的主流。從交流電機(jī)的機(jī)速甚至電機(jī)調(diào)速的主流。從交流電機(jī)的機(jī)械特性來看，械特性來看，同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)只有改變供電電只有改變供電電壓的頻率（變頻）一種調(diào)速方式；對(duì)壓的頻率（變頻）一種調(diào)速方式；對(duì)異步異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)主要有：調(diào)壓調(diào)速；變電阻（電抗）主要有：調(diào)壓調(diào)速；變

3、電阻（電抗）調(diào)速；變頻調(diào)速。調(diào)速；變頻調(diào)速。 從原理來分，從原理來分，異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法大致大致分為三種，即分為三種，即改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率s、改變極對(duì)數(shù)改變極對(duì)數(shù)p、和和改變頻率改變頻率f。其中改變轉(zhuǎn)差率。其中改變轉(zhuǎn)差率s的方法，又的方法，又可以通過調(diào)節(jié)定子電壓、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子可以通過調(diào)節(jié)定子電壓、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子電壓以及定轉(zhuǎn)子供電頻率等方法來實(shí)現(xiàn)，電壓以及定轉(zhuǎn)子供電頻率等方法來實(shí)現(xiàn)，從而派生出很多種調(diào)速方法。從而派生出很多種調(diào)速方法。電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)YCT系列系列立式立式 臥式臥式101電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng) 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)是通

4、過電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)是通過改變電磁離合器改變電磁離合器的勵(lì)磁電流來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的勵(lì)磁電流來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)本身并的，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)本身并不進(jìn)行調(diào)速。這種調(diào)速系統(tǒng)的不進(jìn)行調(diào)速。這種調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)是線路簡單、特點(diǎn)是線路簡單、價(jià)格便宜。價(jià)格便宜。 給定速度由電位器給定速度由電位器RP2上取得，并與電位器上取得，并與電位器RP3上的速度信號(hào)比較后送到上的速度信號(hào)比較后送到由單結(jié)晶體管由單結(jié)晶體管VU組成的組成的移相觸發(fā)電路，控制晶閘移相觸發(fā)電路，控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而控制轉(zhuǎn)管的導(dǎo)通角，從而控制轉(zhuǎn)差離合器的耦合度，獲得差離合器的耦合度，獲得所需的速度。所需的速度。102交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)壓調(diào)

5、速系統(tǒng) 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，就是用第十章介紹交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，就是用第十章介紹的可控整流電路，控制異步電機(jī)的定子的可控整流電路，控制異步電機(jī)的定子電壓，利用電機(jī)的機(jī)械特性達(dá)到調(diào)速的電壓，利用電機(jī)的機(jī)械特性達(dá)到調(diào)速的目的。異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速已較少使用，目的。異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速已較少使用，目前市面上出售的目前市面上出售的電機(jī)軟啟動(dòng)器主要采電機(jī)軟啟動(dòng)器主要采用交流調(diào)壓調(diào)速方式實(shí)現(xiàn)。用交流調(diào)壓調(diào)速方式實(shí)現(xiàn)。104晶閘管變頻調(diào)速晶閘管變頻調(diào)速 一、變頻調(diào)速的工作原理一、變頻調(diào)速的工作原理 由由 n=60f(1-sn=60f(1-s）/p/p可知，改變可知，改變頻率頻率f f可以改變電機(jī)的可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速

6、n n，但光是改變頻率，但光是改變頻率f f是不夠的，因?yàn)槭遣粔虻?，因?yàn)镮=U/SQRRI=U/SQRR2 2+(SX)+(SX)2 2 而而XR,XR,因此因此電流電流I I正比于正比于U/XU/X，而，而電抗電抗X X又與又與f f成正比成正比，為了保持電機(jī)在不同速度下，為了保持電機(jī)在不同速度下，電流不至于過大，在降低電機(jī)頻率電流不至于過大，在降低電機(jī)頻率f f時(shí)，要同時(shí)降低時(shí)，要同時(shí)降低供給電機(jī)的電壓供給電機(jī)的電壓U U。這就是這就是壓頻比控制壓頻比控制(V/F)(V/F)的變頻的變頻器的基本設(shè)計(jì)思想。器的基本設(shè)計(jì)思想。變頻器分為變頻器分為交交- -直直- -交交變頻和變頻和交交- -交

7、交變頻兩大類，前者常變頻兩大類，前者常用于低壓（用于低壓（380V380V以下）后者常用于高壓。以下）后者常用于高壓。 二、交一直一交變頻器的基本電路二、交一直一交變頻器的基本電路 交一直一交變頻器是指交一直一交變頻器是指變頻器的電源由變頻器的電源由交流交流整流為整流為直流直流再逆變?yōu)樵倌孀優(yōu)樗桀l率所需頻率的的交流交流的控制的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。 交直一交變頻器的交直一交變頻器的基本電路包括整流電路基本電路包括整流電路和逆變電路和逆變電路，整流電路將工頻交流電整流成，整流電路將工頻交流電整流成直流電，逆變電路再將直流電逆變?yōu)轭l率可直流電，逆變電路再將直流電逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電。調(diào)的交流電。 據(jù)

8、變頻電源性質(zhì)可分為據(jù)變頻電源性質(zhì)可分為電壓型變頻器電壓型變頻器和和電流電流型變頻器。型變頻器。 *圖中，圖中，直流電源并聯(lián)有大容量濾波電容器直流電源并聯(lián)有大容量濾波電容器Cd。由于電容兩端電壓不能突變，使得由于電容兩端電壓不能突變，使得直流輸出直流輸出電壓具有電壓源特性電壓具有電壓源特性，內(nèi)阻很小。這使逆變，內(nèi)阻很小。這使逆變器的交流電壓被鉗位為矩形波（因?yàn)殡娙輧善鞯慕涣麟妷罕汇Q位為矩形波（因?yàn)殡娙輧啥穗妷翰荒芡蛔儯?，與負(fù)載性質(zhì)無關(guān)。交流端電壓不能突變），與負(fù)載性質(zhì)無關(guān)。交流輸出電流的波形與相位由負(fù)載功率因數(shù)決定。輸出電流的波形與相位由負(fù)載功率因數(shù)決定。在異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，這個(gè)大電容在

9、異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)中，這個(gè)大電容同時(shí)又是緩沖負(fù)載無功功率的貯能元件。直同時(shí)又是緩沖負(fù)載無功功率的貯能元件。直流回路電感流回路電感Ld起限流作用，電感很小。起限流作用，電感很小。 改變六只功率開關(guān)的導(dǎo)通順序，可改變電機(jī)改變六只功率開關(guān)的導(dǎo)通順序，可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向。的轉(zhuǎn)向。*交一直一交交一直一交電流型電流型變頻器變頻器 電壓型變頻器電壓型變頻器，由于，由于再生制動(dòng)再生制動(dòng)時(shí)必須接入附加時(shí)必須接入附加電路，增加了電路，增加了麻煩麻煩，電流型變頻器可以彌補(bǔ)上，電流型變頻器可以彌補(bǔ)上述不足，而且主電路結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠。常述不足，而且主電路結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠。常用于四象限運(yùn)行的伺服控制場(chǎng)合。用于四象

10、限運(yùn)行的伺服控制場(chǎng)合。 電流型逆變器電流型逆變器的基本電路與電壓型逆變器不同，的基本電路與電壓型逆變器不同，直流電源上串聯(lián)了大電感濾波直流電源上串聯(lián)了大電感濾波。由于大電感的。由于大電感的限流作用，為逆變器提供的直流電流波形平直、限流作用，為逆變器提供的直流電流波形平直、脈動(dòng)很小，脈動(dòng)很小，具有電流源特性具有電流源特性。這使逆變器輸出。這使逆變器輸出的交流電流為矩形波，與負(fù)載性質(zhì)無關(guān)，而輸?shù)慕涣麟娏鳛榫匦尾?，與負(fù)載性質(zhì)無關(guān)，而輸出的交流電壓波形及相位隨負(fù)載而變化。出的交流電壓波形及相位隨負(fù)載而變化。電壓型逆變器與電流型逆變器的主要區(qū)別電壓型逆變器與電流型逆變器的主要區(qū)別 電壓型逆變器電壓型逆變

11、器：直流電源并聯(lián)有大容量濾波電：直流電源并聯(lián)有大容量濾波電容器容器Cd。由于電容兩端電壓不能突變，使得直。由于電容兩端電壓不能突變，使得直流輸出電壓流輸出電壓具有電壓源特性具有電壓源特性；六只功率開關(guān)每；六只功率開關(guān)每隔隔60電角度觸發(fā)導(dǎo)通一只，相鄰兩相的功率電角度觸發(fā)導(dǎo)通一只，相鄰兩相的功率開關(guān)觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間互差開關(guān)觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)間互差120。 電流型逆變器電流型逆變器：直流電源上串聯(lián)了大電感：直流電源上串聯(lián)了大電感Ld濾濾波。波。具有電流源特性具有電流源特性；一般采用；一般采用120導(dǎo)電型，導(dǎo)電型，即每只功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間為即每只功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間為120。電流型變。電流型變頻器無須附加任何設(shè)備，即

12、可實(shí)現(xiàn)負(fù)載電動(dòng)機(jī)頻器無須附加任何設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)負(fù)載電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行。的四象限運(yùn)行。不會(huì)出現(xiàn)再生制動(dòng)過壓問題不會(huì)出現(xiàn)再生制動(dòng)過壓問題。 三、改變變頻器壓頻比的常用調(diào)制方式：三、改變變頻器壓頻比的常用調(diào)制方式： 變頻調(diào)速的逆變器，既要控制頻率還要控變頻調(diào)速的逆變器，既要控制頻率還要控制電壓或電流制電壓或電流，能實(shí)現(xiàn)的方式很多，可參，能實(shí)現(xiàn)的方式很多，可參考相關(guān)的書籍。下面介紹最常用的兩種：考相關(guān)的書籍。下面介紹最常用的兩種： 1、三角波、三角波PWM調(diào)制法；調(diào)制法； 2、電流跟蹤、電流跟蹤PWM調(diào)制法；調(diào)制法；uR :控制信號(hào)；控制信號(hào)；u :調(diào)制波；調(diào)制波；uR u輸出輸出uP。u P:晶閘管

13、的觸晶閘管的觸發(fā)信號(hào)。發(fā)信號(hào)。圖圖b)與圖與圖c)相乘就得到圖相乘就得到圖d)：正負(fù)半波對(duì)稱的：正負(fù)半波對(duì)稱的PWM脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)。改變參考電壓改變參考電壓 UR 的頻的頻率和幅值率和幅值(使使 UR =Kf)就就可以改變逆變輸出的可以改變逆變輸出的交流電壓的頻率和幅交流電壓的頻率和幅值。值。倒相信號(hào)倒相信號(hào)電流跟蹤電流跟蹤PWMPWM調(diào)制法；調(diào)制法；i* 為給定參考電流，為給定參考電流， 是電流跟蹤目標(biāo)；是電流跟蹤目標(biāo)； if為實(shí)際負(fù)載電流反饋為實(shí)際負(fù)載電流反饋值；值；HB為滯環(huán)寬度。為滯環(huán)寬度。當(dāng)當(dāng) if與參考電流與參考電流i*之差之差達(dá)到滯環(huán)的上限值時(shí)，達(dá)到滯環(huán)的上限值時(shí)，即（即（

14、if i*)HB/2時(shí)，時(shí)，使使V1關(guān)斷關(guān)斷V2導(dǎo)通，負(fù)導(dǎo)通，負(fù)載電壓為一載電壓為一U，負(fù)載，負(fù)載電流電流if下降。當(dāng)（下降。當(dāng)（ if i*) HB/2。即。即 if與與 i*之差到達(dá)滯環(huán)得下之差到達(dá)滯環(huán)得下限，則限，則V2截止，截止，V1導(dǎo)導(dǎo)通，負(fù)載電壓變?yōu)槭?，?fù)載電壓變?yōu)槭甎， if上升。這樣，通上升。這樣，通過過V1、V2的交替通斷的交替通斷使使 if -i* HB/2，達(dá)到電流的自動(dòng)跟蹤達(dá)到電流的自動(dòng)跟蹤的目的。如的目的。如i*為正弦為正弦電流，則電流，則if也近似為一也近似為一正弦電流。正弦電流。 四、變頻器的壓頻比（四、變頻器的壓頻比（V/F）控制）控制 所謂所謂壓頻比控制就是

15、維持壓頻比控制就是維持V/F=常數(shù)常數(shù)（或函（或函數(shù)）以降低啟動(dòng)過程的電流的控制模式。數(shù)）以降低啟動(dòng)過程的電流的控制模式。一般用于節(jié)能調(diào)速或調(diào)速精度要求不太高一般用于節(jié)能調(diào)速或調(diào)速精度要求不太高的調(diào)速場(chǎng)合。的調(diào)速場(chǎng)合。 采用壓頻比控制，采用壓頻比控制，低速力矩變小低速力矩變小，這是因，這是因?yàn)榈退贂r(shí)，電機(jī)電阻不能忽略的緣故。要為低速時(shí)，電機(jī)電阻不能忽略的緣故。要解決這個(gè)問題，可采用低端電壓補(bǔ)償?shù)霓k解決這個(gè)問題，可采用低端電壓補(bǔ)償?shù)霓k法。法。 I=U/（R2+X2)1/2 n 較大時(shí)較大時(shí)XR I=U/Xf ( HZ)HZ)V050380理論壓頻比曲線理論壓頻比曲線低速轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)退俎D(zhuǎn)矩補(bǔ)償風(fēng)機(jī)水

16、泵特性風(fēng)機(jī)水泵特性 五、采用變頻調(diào)速要注意的問題：五、采用變頻調(diào)速要注意的問題： 1、直流過壓直流過壓。超過。超過800V變頻器過壓保護(hù)；變頻器過壓保護(hù)； 2、過流過流。由于功率模塊過流能力很小，一般變。由于功率模塊過流能力很小，一般變頻器超過額定電流頻器超過額定電流150%只允許工作只允許工作1分鐘，超過分鐘，超過200%只允許工作只允許工作1秒，因此在選型時(shí)一定要考慮秒，因此在選型時(shí)一定要考慮負(fù)載的性質(zhì)和可能過載的倍數(shù)；負(fù)載的性質(zhì)和可能過載的倍數(shù)； 3、共振點(diǎn)的避讓共振點(diǎn)的避讓。一般的機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)。一般的機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為二階或二階以上，其固有頻率不太高，因模型為二階或二階以上

17、，其固有頻率不太高，因此在調(diào)速過程中有可能出現(xiàn)共振。選擇工作頻率此在調(diào)速過程中有可能出現(xiàn)共振。選擇工作頻率時(shí)不允許選在共振點(diǎn)附近；時(shí)不允許選在共振點(diǎn)附近； 4、壓頻比的選擇壓頻比的選擇。要根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)和負(fù)荷大。要根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)和負(fù)荷大小來選擇。小來選擇。六、交六、交-交變頻調(diào)速交變頻調(diào)速 交交-交變頻是交變頻是直接把固定頻率的交流電轉(zhuǎn)直接把固定頻率的交流電轉(zhuǎn)變成所需頻率的交流電。變成所需頻率的交流電。但只能降頻不但只能降頻不能升頻。能升頻。一般用于高壓、大功率、低速一般用于高壓、大功率、低速設(shè)備的調(diào)速。設(shè)備的調(diào)速。任何時(shí)候都有一相高任何時(shí)候都有一相高于其它兩相；可共用于其它兩相；可共用一個(gè)觸

18、發(fā)信號(hào)。一個(gè)觸發(fā)信號(hào)。 交交-直直-交變頻通過控制晶閘管的導(dǎo)通角來控交變頻通過控制晶閘管的導(dǎo)通角來控制晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，電壓幅值不變。而制晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，電壓幅值不變。而交交-交變頻的電源就是電網(wǎng)電源交變頻的電源就是電網(wǎng)電源，隨著導(dǎo)通，隨著導(dǎo)通角的變化，電壓幅值也發(fā)生變化。角的變化，電壓幅值也發(fā)生變化。 七、交七、交-交變頻的輸出頻率與調(diào)速范圍：交變頻的輸出頻率與調(diào)速范圍： fo/fi=p/6 fo=p fi/6 fo 輸出頻率；輸出頻率； fi 輸入（電源）頻率；輸入（電源）頻率； p 變頻器的脈波數(shù)變頻器的脈波數(shù) 當(dāng)允許諧波小于當(dāng)允許諧波小于2.5%時(shí)時(shí) （fo/fi）max=0.33(

19、p=3)； （fo/fi）max=0.5(p=6) （fo/fi）max=0.75(p=12) 輸出頻率越高波形失真越大輸出頻率越高波形失真越大。八、交八、交-交變頻器的特點(diǎn)：交變頻器的特點(diǎn)： 1、直接變換，、直接變換，轉(zhuǎn)換效率高轉(zhuǎn)換效率高； 2、輸出電壓波形是原電網(wǎng)波形的一部分，、輸出電壓波形是原電網(wǎng)波形的一部分，諧波分量少、低速波形好、噪聲低諧波分量少、低速波形好、噪聲低； 3、過零自然換相，、過零自然換相，可用普通的晶閘管可用普通的晶閘管； 4、所用晶閘管數(shù)量多；、所用晶閘管數(shù)量多； 5、功率因數(shù)較低；、功率因數(shù)較低； 6、只能降速調(diào)速只能降速調(diào)速，適用于高壓、大功率的，適用于高壓、大功

20、率的應(yīng)用場(chǎng)合。應(yīng)用場(chǎng)合。101055異步電機(jī)矢量控制原理異步電機(jī)矢量控制原理 異步電機(jī)異步電機(jī)本質(zhì)上是一個(gè)本質(zhì)上是一個(gè)高階高階、多變量多變量（有（有轉(zhuǎn)、定子電阻、自感、互感、主磁通、漏轉(zhuǎn)、定子電阻、自感、互感、主磁通、漏磁通等）、磁通等）、強(qiáng)耦合強(qiáng)耦合(變量之間互相影響互不變量之間互相影響互不獨(dú)立）、獨(dú)立）、非線性非線性（如（如n、T間的關(guān)系）、間的關(guān)系）、時(shí)時(shí)變變（如電阻等受溫度的影響，隨時(shí)間變化）（如電阻等受溫度的影響，隨時(shí)間變化）系統(tǒng)。而系統(tǒng)。而直流電機(jī)直流電機(jī)的定子勵(lì)磁磁場(chǎng)與電樞的定子勵(lì)磁磁場(chǎng)與電樞磁勢(shì)互相垂直。因而磁勢(shì)互相垂直。因而影響轉(zhuǎn)速的勵(lì)磁電流影響轉(zhuǎn)速的勵(lì)磁電流If與影響力矩的

21、電樞電流與影響力矩的電樞電流Ia是互相獨(dú)立（解是互相獨(dú)立（解耦）近似線性的?？煞謩e調(diào)整。耦）近似線性的?？煞謩e調(diào)整。 直流電機(jī)與異步電機(jī)的區(qū)別：直流電機(jī)與異步電機(jī)的區(qū)別： 一、一、直流電機(jī)直流電機(jī) 1、磁極固定在電機(jī)定子座上，在、磁極固定在電機(jī)定子座上，在空間上能產(chǎn)生一個(gè)固空間上能產(chǎn)生一個(gè)固定的磁場(chǎng)定的磁場(chǎng)； 2、電樞繞組固定在轉(zhuǎn)子鐵心槽里，在空間能產(chǎn)生一個(gè)、電樞繞組固定在轉(zhuǎn)子鐵心槽里，在空間能產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的穩(wěn)定的電樞磁勢(shì)電樞磁勢(shì)，并保持，并保持與定子磁場(chǎng)垂直與定子磁場(chǎng)垂直； 3、勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流（定子電流）和（定子電流）和電樞電流電樞電流（轉(zhuǎn)子電流即工（轉(zhuǎn)子電流即工作電流）在各自的繞組中作電

22、流）在各自的繞組中分別可調(diào)、可控分別可調(diào)、可控。 二、二、異步電機(jī)異步電機(jī) 1、定子通進(jìn)三相對(duì)稱交流電，產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間、空間、定子通進(jìn)三相對(duì)稱交流電，產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間、空間都變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（即都變化的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（即磁場(chǎng)幅值隨時(shí)間變化，峰值位置磁場(chǎng)幅值隨時(shí)間變化，峰值位置在空間不固定在空間不固定）；）； 2、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間不垂直轉(zhuǎn)子磁勢(shì)和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間不垂直； 3、轉(zhuǎn)子是短路的，轉(zhuǎn)子磁勢(shì)和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)均由定子、轉(zhuǎn)子是短路的，轉(zhuǎn)子磁勢(shì)和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)均由定子電流產(chǎn)生，即電流產(chǎn)生，即勵(lì)磁電流和工作電流不能分別調(diào)節(jié)和控制勵(lì)磁電流和工作電流不能分別調(diào)節(jié)和控制。 *我們希望我們希望類似直流電機(jī)類似

23、直流電機(jī)那樣，通過那樣，通過改變勵(lì)磁電改變勵(lì)磁電流控制電機(jī)的速度流控制電機(jī)的速度，改變電樞最大允許電流來控改變電樞最大允許電流來控制電機(jī)的輸出力矩制電機(jī)的輸出力矩，這是，這是矢量控制的基本思路矢量控制的基本思路。從力學(xué)上我們知道，一個(gè)力可以分解成兩個(gè)或多從力學(xué)上我們知道，一個(gè)力可以分解成兩個(gè)或多個(gè)分力，它們對(duì)物體的作用是等效的。如果類似個(gè)分力，它們對(duì)物體的作用是等效的。如果類似力的合成與分解，力的合成與分解，把電機(jī)的定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)把電機(jī)的定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)通過某些數(shù)學(xué)處理，建立一個(gè)正交的數(shù)學(xué)模型，通過某些數(shù)學(xué)處理，建立一個(gè)正交的數(shù)學(xué)模型，它的性能與原異步電機(jī)等效它的性能與原異步電機(jī)等效，則

24、可以類似直流電，則可以類似直流電機(jī)那樣分別對(duì)轉(zhuǎn)速和力矩進(jìn)行控制。異步電機(jī)的機(jī)那樣分別對(duì)轉(zhuǎn)速和力矩進(jìn)行控制。異步電機(jī)的矢量控制就是基于這一數(shù)學(xué)特征而設(shè)計(jì)的。矢量控制就是基于這一數(shù)學(xué)特征而設(shè)計(jì)的。 事實(shí)上，只要把直角坐標(biāo)建立在轉(zhuǎn)子上，隨轉(zhuǎn)子事實(shí)上，只要把直角坐標(biāo)建立在轉(zhuǎn)子上，隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，把異步電機(jī)轉(zhuǎn)、定子各物理量向這一一起旋轉(zhuǎn)，把異步電機(jī)轉(zhuǎn)、定子各物理量向這一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分解就可以把異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速和力矩進(jìn)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分解就可以把異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速和力矩進(jìn)行解耦。行解耦。 力F可以分解成分力FA、FB，或F1、F2、F3 矢量控制的數(shù)學(xué)模型很多，有電壓矢量控制、電流矢量控制的數(shù)學(xué)模型很多，有電壓矢量控制、電

25、流矢量控制、轉(zhuǎn)差矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。矢量控制、轉(zhuǎn)差矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。 本教材介紹的是最基本的本教材介紹的是最基本的3/2（三相（三相/二相）變換。其二相）變換。其思路是：思路是：先把空間相差先把空間相差120o三相異步電機(jī)等效變換三相異步電機(jī)等效變換成兩相正交的異步電機(jī)（即把三相電流矢量向直角成兩相正交的異步電機(jī)（即把三相電流矢量向直角坐標(biāo)分解），然后把建立在靜止的直角坐標(biāo)的數(shù)學(xué)坐標(biāo)分解），然后把建立在靜止的直角坐標(biāo)的數(shù)學(xué)模型向與電機(jī)轉(zhuǎn)子同速旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)變換。模型向與電機(jī)轉(zhuǎn)子同速旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)變換。 矢量控制的實(shí)質(zhì)矢量控制的實(shí)質(zhì)就是把普通變頻三相同頻同幅的控就是把普通變頻三相同

26、頻同幅的控制，制，變成三相同頻不同幅的控制變成三相同頻不同幅的控制。 關(guān)于這方面的內(nèi)容可參考相關(guān)的書籍。關(guān)于這方面的內(nèi)容可參考相關(guān)的書籍。 1、現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)胡崇岳主編胡崇岳主編 機(jī)工出版社機(jī)工出版社 2、交流電機(jī)調(diào)速理論交流電機(jī)調(diào)速理論許大中主編許大中主編 浙大出版社浙大出版社 圖中兩相電機(jī)的電流it、im分別由三相電機(jī)的ia、和ib與ic等效基準(zhǔn)信號(hào)106106無換向器電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)無換向器電動(dòng)機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng) 無換向器電動(dòng)機(jī)（又叫無刷直流機(jī)）它是無換向器電動(dòng)機(jī)（又叫無刷直流機(jī)）它是由永磁由永磁同步電機(jī)同步電機(jī)加上加上轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器組成并組成并利用轉(zhuǎn)子位利用轉(zhuǎn)子位置控制定子電流換