矢量控制基本概念

1、圖1- 1雙線(xiàn)圈勵(lì)磁的鐵芯1 基本概念磁場(chǎng)強(qiáng)度：H,矢最。磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁通密度）：B,矢量。磁導(dǎo)率：氏舛尸H如圖11,當(dāng)電流iA流入線(xiàn)圈時(shí)，便會(huì)在鐵心內(nèi) 生磁場(chǎng)。根據(jù)安培環(huán)路定律，有fH礙工式中，H為磁場(chǎng)強(qiáng)度：工i為該閉合冋線(xiàn)包閑的總電流。若電流疋方向與閉合冋 線(xiàn)L的壞形方向符合右手螺旋關(guān)系時(shí)，i便取|片，否則取負(fù)。閉合冋線(xiàn)可任意選 取。収鐵芯斷面的屮心線(xiàn)為閉A回線(xiàn)，環(huán)形方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颉＜僭O(shè)沿著該閉件 回線(xiàn)，鐵芯磁路內(nèi)的Hm處處相等，方向與積分路徑一致，氣隙內(nèi)H&致，方 向與積分路徑一致。于是，有HJf耳5=凡式中，HJg和H/分別為鐵芯磁路和氣隙磁路的磁壓降：fA = NAiA為此

2、路的磁 動(dòng)勢(shì).在磁動(dòng)勢(shì)的作用下，在兩種性質(zhì)的磁路中產(chǎn)生兩種磁通。主磁通：如圖11, =ISB dS=BnS ,這電假設(shè)鐵芯斷面上由A產(chǎn)生的 磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm處處相等。電機(jī)屮A相繞組的主磁通表示A相繞組電流（磁動(dòng)勢(shì)） 產(chǎn)生的穿過(guò)氣隙與泄子繞組、轉(zhuǎn)子繞組同時(shí)相交鏈的基波磁通。山丁主磁通提供 氣隙磁通，所以氣隙磁通乂稱(chēng)為勵(lì)磁磁通。由該磁通實(shí)現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子間的能最傳遞。 如圖1-3所示電機(jī)的主磁通。漏磁通：圖中用俎表示。電機(jī)中定子三相電流產(chǎn)生的與定子繞組相交 鏈而不與轉(zhuǎn)子繞組相交鏈的磁通，稱(chēng)為定子漏磁通，轉(zhuǎn)子繞組中的電流同樣會(huì)產(chǎn) 生只與轉(zhuǎn)子繞組交鏈的漏磁通。漏磁通與電流呈線(xiàn)性關(guān)系。如圖12所示電機(jī)的圖3主磁

3、通圖2漏磁通磁鏈:在圖11中，若線(xiàn)圈A和線(xiàn)圈B同時(shí)通電，則線(xiàn)圈A的勵(lì)磁磁鏈為孤=總7=耳人其中LmA為線(xiàn)圈A的勵(lì)磁電感線(xiàn)圈A的漏磁鏈為=IAiA , Ra為線(xiàn)圈A的漏電感，漏磁鏈與電流線(xiàn)性關(guān)系。線(xiàn)圈A的自感為L(zhǎng)a= + o線(xiàn)圈B的勵(lì)磁磁鏈為 =如叫=_譌 其中Sb為線(xiàn)圈B的勵(lì)磁電感，怯 為線(xiàn)圈B的電流（磁動(dòng)勢(shì)）產(chǎn)生的勵(lì)磁磁通。線(xiàn)圈B的漏磁鏈為烏日=BiB，Rb為線(xiàn)圈B的漏電感。線(xiàn)圈E的自感為4=嗚+ 1?；ジ写磐ǎ喝鐖D11所示，線(xiàn)圈A產(chǎn)生的勵(lì)磁磁通血與線(xiàn)圈B交鏈， 線(xiàn)圈B產(chǎn)生的勵(lì)磁磁通血遲要與線(xiàn)圈A交鏈。這部分相耳交鏈的滋通稱(chēng)為互感磁 通。在圖1-1 'I',因勵(lì)磁磁通如全部與

4、線(xiàn)圈A交鏈，故電流ip在線(xiàn)圈A屮產(chǎn)生 的互感磁鏈騷為WgA亍0 Ni / 為線(xiàn)圈B對(duì)線(xiàn)圈A的互感。因勵(lì)磁磁通總?cè)颗c線(xiàn)圈B交鏈，故電流iA任線(xiàn)圈B屮產(chǎn)生的互感磁鏈 隘a為出nBA=必用亍L山 A為線(xiàn)圈A對(duì)線(xiàn)圈B的互感。Lab與Lab相等，且當(dāng)Na與Nb相等時(shí)，有。=1何=1仏=%線(xiàn)圈A的全磁鏈或可以表示為=AA + tAA + LARiR具有一般情況的互感，如圖i4所示。線(xiàn)圈a與線(xiàn)圈b軸線(xiàn)夾角為q。此 時(shí)，電流在線(xiàn)圈E的互感磁鏈為圖1- 42 磁場(chǎng)在空間中的分布圖2-1A相繞組產(chǎn)生磁場(chǎng)的分布圖2-2通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)拇艌?chǎng)wjm z- z m小，円訐怦屮超八ri流電后，周?chē)男〈裴樑帕谐梢粋€(gè)圓。磁

5、針?biāo)诘模▓A）線(xiàn)稱(chēng)為磁感線(xiàn)，用磁感線(xiàn)的密度即磁通密度E表示磁場(chǎng)的強(qiáng)度。通電N導(dǎo)體周?chē)拇艌?chǎng)方向（磁感線(xiàn)的方向）用安培定則來(lái)判斷。安培定則 的具體內(nèi)簾為：用右手握住通電苴導(dǎo)線(xiàn)，讓大擁指指向電流的方向，那么四指的 指向就是磁感線(xiàn)的環(huán)繞方向：用右手握住通電螺線(xiàn)管，使四指彎曲與電流方向 致，那么大拇指所指的那一端是通電螺線(xiàn)管的N極。如圖21線(xiàn)圈AX周?chē)?磁感線(xiàn)方向。如圖2- 1為簡(jiǎn)易電機(jī)模型，線(xiàn)圈A-X為A相繞組。當(dāng)A相繞組通入正向電 流iA時(shí),在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生磁場(chǎng)。沿著磁感線(xiàn)應(yīng)用安培環(huán)路定律,假設(shè)定、轉(zhuǎn) 子鐵芯磁路的磁阻可以忽略比較，即鐵芯磁路I.磁斥降為零，則線(xiàn)圈A產(chǎn)生的 磁動(dòng)勢(shì)NJa將全部小號(hào)

6、在兩個(gè)氣隙內(nèi)，即冇式中，Hg為氣隙中徑向磁場(chǎng)強(qiáng)度；g為氣隙長(zhǎng)度；N,為A相繞組匝數(shù)。由于氣隙均勻，且Hg在氣隙內(nèi)各處相同，為均勻分布，其方向如圖21所 示。在繞組AX左側(cè)，磁場(chǎng)由定子內(nèi)緣指向氣隙，故定子左側(cè)為N極；右側(cè)磁 場(chǎng)尤其系指向定子內(nèi)緣，故定子右側(cè)為S極。（此處NS極按書(shū)上未改動(dòng)，但是 書(shū)上是錯(cuò)誤的，說(shuō)反了）。將圖2- 1展開(kāi)，A相繞組產(chǎn)生的矩形磁動(dòng)勢(shì)波及基波分最如圖2- 3所示。圖2-3 A相繞組產(chǎn)生的矩形磁動(dòng)勢(shì)波及其基波分屋如圖23所示，A相繞組在通入電流iA(t)后，在氣隙內(nèi)形成一個(gè)矩形分布的 磁動(dòng)勢(shì)波，賦值為|N3iA(t)o該磁動(dòng)勢(shì)課分解為基波和一系列諧波，其中基波磁 動(dòng)勢(shì)的幅

7、值為4 1兔 t = Nj”)712相繞組磁動(dòng)勢(shì)波形的實(shí)際波形取決丁繞組的分布形式，與定子電流無(wú)關(guān)。由圖23左圖可以看出，相繞組矩形波磁動(dòng)勢(shì)傷有大最諧波，他們同樣會(huì)產(chǎn) 生空間諧波磁場(chǎng)，這回影響電機(jī)性能。為此在電機(jī)設(shè)計(jì)中，常將這種整距集中 繞組代Z以整距分布繞組或短趴分布繞組。若和繞組總匝數(shù)N,保持不變，其某 波分最的幅值變?yōu)镕A(t)=-N.kucliA(t),杠為基波磁動(dòng)勢(shì)的繞組因數(shù)。71 2在電機(jī)學(xué)中，磁動(dòng)勢(shì)波形可用空間矢暈來(lái)描述，記為/a，軸線(xiàn)與A軸一致。其 表示方法如圖2- 3所示。在以A軸為實(shí)軸的復(fù)平面內(nèi)磁動(dòng)勢(shì)空間欠量可以表 示為： = FA(t)e10P=2時(shí),磁場(chǎng)在空間中的分如同

8、樣，B相和C相繞組通入1E向電流iB和ic后，町得滄和斤，兩者軸線(xiàn)分別與B軸和C軸一致。于是有幾"曲汕0A譏(f)嚴(yán)4 14 I十rh F“(0 = -NJr(r);(/) = -NJC(t)ATtJi 27i 2這里所說(shuō)的欠鼠與傳統(tǒng)物理學(xué)中的欠最有所不同，這里的磁動(dòng)勢(shì)欠最表示的 是疋弦分布的磁動(dòng)勢(shì)波形的整體。通俗的講，繞組的分布形式確定后，相繞組的 磁動(dòng)勢(shì)波形即可確定，只耍再確定磁動(dòng)勢(shì)波形幅值位置，即可確定該相繞組在空 間各個(gè)位置產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)。而磁動(dòng)勢(shì)空間欠暈的大小表示的就是磁動(dòng)勢(shì)的幅值， 磁動(dòng)勢(shì)空間矢量的位置表示的就是磁動(dòng)勢(shì)波形幅值的位置。這就是磁動(dòng)勢(shì)空間欠 最定義的物理意義。有

9、三相繞組產(chǎn)生的基波介成磁動(dòng)勢(shì)，也為空間矢進(jìn)，將其記為人。丁是有A = /a + /b + /c= FA(t) + aFa(l) + a2Fc(t)在正弦穩(wěn)態(tài)-F，定子三相電流瞬時(shí)值可表示為 (/) = V2/s cos(w + 0)/B(/) = V2/s cos(吆/ + 0 -120°) ic(f) = V2/s cosgf + 0i - 24(1°) 將上式代入Fa(。、FbQ)、Fc(t),可得Z = 5")=上;M3冋 cos(6V + ) it 2二林 COS(qf+ 0J幾二打 cos(w + S-12Oo)e0 fc =斤 cos(®/ + 0| - 240o)ej24u，式中，即扎鳳進(jìn)一步可得/、珂片嚴(yán)“)由上式可以看出，厶的角速度就是電源角頻率。通過(guò)上式即可確定三相繞組介成 磁場(chǎng)的幅值和位置，也就確定了三相繞組空間個(gè)點(diǎn)處的磁場(chǎng)