交流調(diào)速道題參考解答

1、1、試述交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法，分類及其特點(diǎn)。常見(jiàn)的交流調(diào)速方法有：降電壓調(diào)速；轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速； 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速； 繞線電 機(jī)串級(jí)調(diào)速或雙饋電機(jī)調(diào)速；變極對(duì)數(shù)調(diào)速；變壓變頻調(diào)速等等。分類及其特點(diǎn)：從能量轉(zhuǎn)換的角度上看，轉(zhuǎn)差功率是否增大，是消耗掉還是得到回收，是評(píng)價(jià)調(diào)速系統(tǒng)效率高低的標(biāo)志。 從這點(diǎn)出發(fā)，可以把異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)分成三類：1.轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)，這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，上述的第、三種調(diào)速方法都屬于這一類。這類系統(tǒng)的效率最低，而且越到低速時(shí)效率越低，它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來(lái)?yè)Q取轉(zhuǎn)速的降低的?？墒墙Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本最低2轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng)，這類系

2、統(tǒng)中，除轉(zhuǎn)子銅損外，大部分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過(guò)變流裝置饋出 或饋入，轉(zhuǎn)速越低，能饋送的功率越多， 上述第種調(diào)速方法屬于這一類。無(wú)論是饋出還是饋入的轉(zhuǎn)差功率，扣除變流裝置本身的損耗后，最終都轉(zhuǎn)化成有用的功率，因此這類系統(tǒng)的效率較高，但要增加一些設(shè)備。3.轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)，在這類系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率只有 轉(zhuǎn)子銅損，而且無(wú)論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變，因此效率更高，上述的第、兩種調(diào) 速方法屬于此類。其中變極對(duì)數(shù)調(diào)速是有級(jí)的， 應(yīng)用場(chǎng)合有限。只有變壓變頻調(diào)速應(yīng)用最廣， 可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流調(diào)速；但在定子電路中須配備與電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器，相比之下，設(shè)備成本最高。2、請(qǐng)敘述

3、交流異步電動(dòng)機(jī)電壓頻率協(xié)調(diào)控制的方式及其各自的特點(diǎn)1. 恒壓頻比控制（Us r-1 ），由氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值Eg =4-44f1NskNs % ,只要控制好Eg和fl，便可達(dá)到控制磁通:>m的目的，當(dāng) 頻率fl從額定值flN向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須同時(shí)降低Eg ,使空二常值，然而，繞組中fl的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是難以直接控制的，當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓 Us -Eg,則得 匕二常值，即恒壓頻比的控制方式。fl2. 恒Eg / 1控制，如果在電壓一頻率協(xié)調(diào)控制中，恰當(dāng)?shù)靥岣唠妷篣s的數(shù)值，使它在克服定子漏阻抗壓降以后，能維持 Eg r i為恒值

4、（基頻以下），無(wú)論頻率高低，每極 磁通 "m均為常值,即恒Eg / 1控制；3 .恒Er / 1控制，如果把電壓一頻率協(xié)調(diào)控制中的電壓再進(jìn)一步提高，把轉(zhuǎn)子漏抗上的壓降也抵消掉，得到恒 Er廠，1控制（可加上機(jī)械特性的分析等使更完整）各控制的方式及其各自的特點(diǎn)：（1）恒壓頻比（Us I 1 = Constant ）控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，但低速帶載能力有些差強(qiáng)人意，須對(duì)定子壓降實(shí)行補(bǔ)償（2 ）恒Eg / .1控制是通常對(duì)恒壓頻比控制實(shí)行電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)到尬rm = Con sta nt，從而改善了低速性能。但機(jī)

5、械特性還是非線性的，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。3）恒Er / .1控制可以得到和直流他勵(lì)電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通 洱m恒定進(jìn)行控制，即得Er /；.-冷=Constant，而且，在動(dòng)態(tài)中也盡可能保持rm恒定是矢量控制系統(tǒng)的目標(biāo)，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)起來(lái)是比較復(fù)雜的。3、請(qǐng)論述電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行和恒功率運(yùn)行含義。如果電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)所帶的負(fù)載都能使電流達(dá)到額定值，即都能在允許溫升下長(zhǎng)期運(yùn)行，則轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化，按照電力拖動(dòng)原理，在基頻以下，磁通恒定時(shí)轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì)，而在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)轉(zhuǎn)矩降低，基本上屬于“恒功率調(diào)速”。4、試述按照中間直流環(huán)節(jié)的不同，交直交變頻器的分

6、類，并分析它們的特點(diǎn)。在交-直-交變壓變頻器中，按照中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，逆變器可以分成電壓源型和電流源型兩類，種類型的實(shí)際區(qū)別在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器電壓源型逆變器，直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，因而直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一個(gè)內(nèi)阻為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，有時(shí)簡(jiǎn)稱電壓型逆變器。電流源型逆變器，直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，直流電流波形比較平直，相當(dāng)于一個(gè)恒流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，或簡(jiǎn)稱電流型逆變器。兩類逆變器在性能上的差異主要表現(xiàn)在（1）無(wú)功能量的緩沖（2）能量的回饋（3）動(dòng)態(tài)響應(yīng)（4）輸出波形（5）應(yīng)用場(chǎng)合（未詳，詳見(jiàn)p168）5、請(qǐng)簡(jiǎn)述變頻調(diào)

7、速系統(tǒng)中 SPWM方法及其實(shí)現(xiàn)依據(jù)。按照波形面積相等的原則，每一個(gè)矩形波的面積與相應(yīng)位置的正弦波面積相等，因 而這個(gè)序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調(diào)制方法稱作正弦波脈寬調(diào)制，這種序 列的矩形波稱作 SPWM波。參考正弦波振蕩器供給調(diào)頻、調(diào)幅的正弦信號(hào)，其 頻率決定逆變器輸出電壓的基波頻率；幅值決定輸出電壓的大小。SPWM控制方式又分為單極性控制方式和雙極性控制方式。6、請(qǐng)論述SPWM方法中的規(guī)則采樣法，其有何優(yōu)點(diǎn)。上圖中三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期Tc，在三角波的負(fù)峰時(shí)刻 tD對(duì)正弦信號(hào)波采樣得D點(diǎn)，過(guò) D作水平直線和三角波分別交于A、B點(diǎn)，在a點(diǎn)時(shí)刻 tA和B點(diǎn)時(shí)刻tB控制開(kāi)關(guān)器

8、件的通斷，正弦調(diào)制信號(hào)波ur - M sin &rl式中，m稱為調(diào)制度,則有 、=Ts(1 M sintD)，21 T、Tcc(1Msin 匯。)2 4時(shí)控制產(chǎn)生 SPWM 波形。0 w <1 ； r為信號(hào)波角頻率。從圖中可得三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊間隙寬度，根據(jù)上述采樣原理和計(jì)算公式，可以用計(jì)算機(jī)實(shí)自然采樣法中，脈沖中點(diǎn)不和三角波一周期的中點(diǎn)（即負(fù)峰點(diǎn)）重合，規(guī)則采樣法使兩者重合，每個(gè)脈沖的中點(diǎn)都以相應(yīng)的三角波中點(diǎn)為對(duì)稱，使計(jì)算大為簡(jiǎn)化，且得到 的脈沖寬度和用自然采樣法得到的脈沖寬度非常接近。7、寫(xiě)出180六拍階梯波逆變器 8種工作狀態(tài)與對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)代碼，其中， ABC三相上、下

9、 橋臂的開(kāi)關(guān)管排列分別為 135、462。逆變器采用180°導(dǎo)通型，功率開(kāi)關(guān)器件共有 8種工作狀態(tài)，其中6種有效開(kāi)關(guān)狀態(tài)；2種 無(wú)效狀態(tài)（因?yàn)槟孀兤鬟@時(shí)并沒(méi)有輸出電壓）：上橋臂開(kāi)關(guān) VTi、VT3、VT5全部導(dǎo)通，下橋臂開(kāi)關(guān) VT2、VT4、VT6全部導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)狀態(tài)和代碼表表如下：序號(hào)開(kāi)關(guān)狀態(tài)開(kāi)關(guān)代瑪1V i; vi'i V r21002V l | V l 'i V l 1102VT j VT i VT40104vr. vrtnil5vr* vt, vr6(KJI6V I V I； VTi1017vi i v r3ill計(jì)Vl 3 VT& VT&(MX

10、)&變頻調(diào)速的異步電動(dòng)機(jī)，帶額定負(fù)載起動(dòng)，應(yīng)選用下面哪一個(gè)圖中的U - f特性，說(shuō)明(a)未詳。（b ）圖，從壓降補(bǔ)償和不同斜率的補(bǔ)償特性,9、什么是電壓空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM ）控制技術(shù)？相對(duì)于 SPWM 和電流滯環(huán)控制有什么優(yōu)點(diǎn)？交流電動(dòng)機(jī)需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動(dòng)機(jī)空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。如果對(duì)準(zhǔn)這一目標(biāo)，把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，按照跟蹤所以又稱“電壓空間矢量PWM圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)來(lái)控制逆變器的工作，其效果應(yīng)該更好。這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控 制”，磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間矢量得到的，（SVPWM ）控制”。（定義簡(jiǎn)單，具體講

11、就很多了，P176-181）SPWM控制主要著眼于使變壓變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波，并未顧及輸出電流的波形，電流滯環(huán)跟蹤控制則直接控制輸出電流，使之在正弦波附近變化，而電壓空 間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM ）控制技術(shù)按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)來(lái)控制逆變器的工作，最 終目的是在電動(dòng)機(jī)空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩，其效果應(yīng)該更好；它利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計(jì)算簡(jiǎn)便,； 采用SVPWM控制時(shí)，逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，這比一般的SPWM逆變器輸出電壓提高了15%（不一定完整）10、什么是SPWM逆變器的同步調(diào)制和異步調(diào)制？為什么要采用分段同步調(diào)制？同步調(diào)制一一

12、N等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步。異步調(diào)制一一載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式。由于同步調(diào)制時(shí)fr很低時(shí)，fc也很低，由調(diào)制帶來(lái)的諧波不易濾除；fr很高時(shí)，fc會(huì)過(guò)高，使開(kāi)關(guān)器件難以承受，而異步調(diào)制時(shí)當(dāng)fr增高時(shí)，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM 脈沖不對(duì)稱的影響就變大，為克服上述缺點(diǎn)，把fr范圍劃分成若干個(gè)頻段，每個(gè)頻段內(nèi)保持 N恒定，不同頻段 N不同，即分段同步調(diào)制，這樣在fr高的頻段采用較低的N,使載波頻率不致過(guò)高；在 fr低的頻段采用較高的 N,使載波頻率不 致過(guò)低。T T T411、試采用線性組合法由空間矢量u2,U3,u7,U8組成新的電壓矢量 u，按最小開(kāi)關(guān)損耗

13、原則生成 區(qū)間的三相對(duì)稱電壓，并畫(huà)出對(duì)應(yīng)電壓波形。（為 U2,u3,u7,u8 參考 P179-182 頁(yè)，類似）12、結(jié)合下圖解釋異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，及其為什么是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。0(I) 上圖反映了三相異步電機(jī)的多變量非線性數(shù)學(xué)模型:=Rip( Li) = RiL didL idt dtTe =npLms(iAia ibh icic)s inr(iAib iBic icia)sin(r 120)(iAic iBia icib)s in (120)該圖表明了異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的下列具體性質(zhì)：L 1 idt drJ doTe =Tlnp dt(1) 異步電機(jī)可以看作一個(gè)雙

14、輸入雙輸出的系統(tǒng)，輸入量是電壓向量和定子輸入角頻 率，輸出量是磁鏈向量和轉(zhuǎn)子角速度。電流向量可以看作是狀態(tài)變量，它和磁鏈 矢量之間有由式(5-76)確定的關(guān)系。(2) 非線性因素存在于 ® (?)和2 (?)中，即存在于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)er和電磁轉(zhuǎn)矩Te兩個(gè)環(huán)節(jié)上，還包含在電感矩陣L中，旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的非線性關(guān)系和直流電機(jī)弱磁控制的情況相似，只是關(guān)系更復(fù)雜一些。(3) 多變量之間的耦合關(guān)系主要也體現(xiàn)在1 ( ?)和2 ( ?)兩個(gè)環(huán)節(jié)上，特別是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)的 1對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的影響最大(II)1)異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速時(shí)需要進(jìn)行電壓(或電流)和頻率的協(xié)調(diào)控制，有電壓(電流)和頻率兩種

15、獨(dú)立的輸入變量。在輸出變量中，除轉(zhuǎn)速外，磁通也得算一個(gè)獨(dú)立的輸出變量。因?yàn)殡姍C(jī)只有一個(gè)三相輸入電源，磁通的建立和轉(zhuǎn)速的變化是同時(shí)進(jìn)行的，為了獲得良好的動(dòng)態(tài)性能，也希望對(duì)磁通施加某種控制，使它在動(dòng)態(tài)過(guò)程中盡量保持恒定，才能產(chǎn)生較大的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。由于這些原因，異步電機(jī)是一個(gè)多變量(多輸入多輸出)系統(tǒng)，而電壓(電 流)、頻率、磁通、轉(zhuǎn)速之間又互相都有影響，所以是強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)2)在異步電機(jī)中，電流乘磁通產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速乘磁通得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于它們都是同時(shí)變化的，在數(shù)學(xué)模型中就含有兩個(gè)變量的乘積項(xiàng)。這樣一來(lái)，即使不考慮磁飽和等因素， 數(shù)學(xué)模型也是非線性的。3）三相異步電機(jī)定子有三個(gè)繞組，轉(zhuǎn)子也可等效

16、為三個(gè)繞組，每個(gè)繞組產(chǎn)生磁通時(shí) 都有自己的電磁慣性， 再算上運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電慣性， 和轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的積分關(guān)系，即使不考慮變頻裝置的滯后因素，也是一個(gè)八階系統(tǒng)?？偲饋?lái)說(shuō)，異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、 非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng) 13、請(qǐng)推導(dǎo)出2s/2r變換的變換陣。從兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系M、T變換稱作兩相一兩相旋轉(zhuǎn)變換，簡(jiǎn)稱2s/2r變換，兩個(gè)坐標(biāo)系畫(huà)在一起，即得下圖人sin妙兩相交流電流i ：、i 一：和兩個(gè)直流電流im、it產(chǎn)生同樣的以同步轉(zhuǎn)速 "旋轉(zhuǎn)的合 成磁動(dòng)勢(shì) Fs 。由于各繞組匝數(shù)都相等，可以消去磁動(dòng)勢(shì)中的匝數(shù)，直接用電流表示M，T軸和矢量Fs（ is ）都以轉(zhuǎn)

17、速 r旋轉(zhuǎn)，分量im、it的長(zhǎng)短不變，相當(dāng)于 M, T 繞組的直流磁動(dòng)勢(shì)。但：、1軸是靜止的，:-軸與M軸的夾角隨時(shí)間而變化，因此is在:、軸上的分量的長(zhǎng)短也隨時(shí)間變化，相當(dāng)于繞組交流磁動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。由圖可見(jiàn)，i：、 和im、it之間存在下列關(guān)系：i。二 im cos it sin和 iim sinW；'itcos,寫(xiě)成矩陣形式，得- sin 篇cos' it2r/2sJtC2r/2s，式中cos；： sin-sin cos®對(duì)式兩邊都左乘以變換陣的逆矩陣，即得"cos®-sin 申""ialsin cos® _cos

18、 ；：二 _-sinsin ia cos鼻即得兩相靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換陣:2s/2rcos-sinsin cos14、根據(jù)下圖分析異步電機(jī)在任意旋轉(zhuǎn)速度dq坐標(biāo)系下的電壓方程。usd仃Rri rdirqP 屮 rq vUrq根據(jù)上圖得到異步電機(jī)在任意旋轉(zhuǎn)速度dq坐標(biāo)系下的電壓方程，略去零軸分量后，可寫(xiě)成Usd=RsisdP-sd'dqs_sqUsq=Rsi sqpsq' dqs 一sdu rd=Rri rdP一rd_' dqrqUrq = Rri rq ' p 一 rq '' "dqr 一 rd 其中dq坐標(biāo)系下磁鏈方程

19、屮dsdsi sdLmird屮-Lil isq1s sqmi rq屮rd二LmisdLrird屮二 Lil irqmsqr1 rq式中3 ,Lm匚 Lms2dq坐標(biāo)系定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感L廠 2LmsLls=Lm Llsdq坐標(biāo)系定子等效兩相繞組的自感匚中Lir九mLirdq坐標(biāo)系轉(zhuǎn)子等效兩相繞組的自感。15、請(qǐng)敘述異步電機(jī)矢量控制的基本原理。以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)為準(zhǔn)則，在三相坐標(biāo)系上的定子交流電流iA、 iB、ic，通過(guò)三相/兩相變換可以等效成兩相靜止坐標(biāo)系上的交流電流i:再通過(guò)同步旋轉(zhuǎn)變換，可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的直流電流i m和it，如果觀察者站到鐵心上與坐標(biāo)系一起旋轉(zhuǎn)，

20、他所看到的便是一臺(tái)直流電機(jī)，通過(guò)控制，可以使交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子總磁通G r 就是等效直流電機(jī)的磁通， 則M繞組相當(dāng)于直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組，im 相當(dāng)于勵(lì)磁電流，T繞組相當(dāng)于偽靜止的電樞繞組，it相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流。把上述等效關(guān)系用結(jié)構(gòu)圖的形式畫(huà)岀來(lái)，便得到異步電動(dòng)機(jī)的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖，從整體上看，輸入為A，B，C三相電壓，輸岀為轉(zhuǎn)速-.，是一臺(tái)異步電機(jī)。 從內(nèi)部看，經(jīng)過(guò)3/2變換和同步旋轉(zhuǎn)變換,變成一臺(tái)由im和it輸入，由-.輸岀的直流電機(jī)。模仿直流電機(jī)的控制策略，得到直流電機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換， 就能夠控制異步電機(jī)了。由于進(jìn)行坐標(biāo)變換的是電流（代表磁動(dòng)勢(shì)）的空間矢量， 所以這樣

21、通過(guò)坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫作矢量控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)如下圖所示：可以認(rèn)為，在控制器后面引入的反旋轉(zhuǎn)變換器VR-1與電機(jī)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變換環(huán)節(jié)VR抵消，2/3變換器與電機(jī)內(nèi)部的3/2變換環(huán)節(jié)抵消，如果再忽略變頻器中可能產(chǎn) 生的滯后，則圖5-53中虛線框內(nèi)的部分可以完全刪去，剩下的就是直流調(diào)速系統(tǒng) 了。得出的模型為電流模型:16、請(qǐng)分析在異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中常用的兩種轉(zhuǎn)子磁鏈模型。 根據(jù)描述磁鏈與電流關(guān)系的磁鏈方程計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈, 在兩相靜止坐標(biāo)系上的轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型，整理得：'-'ra1TrP 1LmisaWr 卩1- Lmisfr ap210，此未列出），和在兩相靜止坐

22、標(biāo)TrP 1在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型（詳系上的轉(zhuǎn)子磁鏈模型相比，這種模型更適合于微機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算，容易收斂，也比較準(zhǔn)確; 電流模型特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型的應(yīng)用較普遍，但也都受電機(jī)參數(shù)變化的影響，例如電機(jī)溫升和頻率變化都會(huì)影響轉(zhuǎn)子電阻R，從而改變時(shí)間常數(shù) Tr，磁飽和程度將影響電感Lm和Lr，從而Tr也改變。這些影響都將導(dǎo)致磁鏈幅值與相位信號(hào)失真，而反 饋信號(hào)的失真必然使磁鏈閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能降低。根據(jù)電壓方程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于磁鏈變化率的關(guān)系，取電動(dòng)勢(shì)的積分就可以得到磁鏈，這樣的模型叫 電壓模型（詳見(jiàn)p211式6-144,145，未列出）電壓模型特點(diǎn)：電壓模型只需要實(shí)測(cè)的電流和電壓信號(hào)，

23、不需要轉(zhuǎn)速信號(hào)，且算法與轉(zhuǎn)子電阻無(wú)關(guān)，只與定子電阻有關(guān)，它是容易測(cè)得的。與電流模型相比，電壓模型受電動(dòng)機(jī)參數(shù)變化的影響較小， 而且算法簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用。但由于電壓模型包含純積分項(xiàng)，積分的初始值和累積誤差都影響計(jì)算結(jié)果， 低速時(shí)，定子電阻壓降變化的影響也較大。電壓模型適合中、高速范圍，而電流模型能適應(yīng)低速。17、請(qǐng)分析直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：1）轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制采用雙位式砰-砰控制器，并在 PWM 逆變器中直接用這 兩個(gè)控制信號(hào)產(chǎn)生電壓的 SVPWM波形，從而避開(kāi)了將定子電流分解成轉(zhuǎn)矩和磁鏈分量， 省去了旋轉(zhuǎn)變換和電流控制，簡(jiǎn)化了控制器的結(jié)構(gòu)。2）選擇定子磁鏈作為被控量，而不象VC系統(tǒng)中那

24、樣選擇轉(zhuǎn)子磁鏈，這樣一來(lái)，計(jì)算磁鏈的模型可以不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響， 提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。如果從數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)按定子磁鏈控制的規(guī)律，顯然要比按轉(zhuǎn)子磁鏈定向時(shí)復(fù)雜，但是，由于采用了砰-砰控制，這種復(fù)雜性對(duì)控制器并沒(méi)有影響。3）由于采用了直接轉(zhuǎn)矩控制，在加減速或負(fù)載變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，可以獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。缺點(diǎn)：1）由于采用砰-砰控制，實(shí)際轉(zhuǎn)矩必然在上下限內(nèi)脈動(dòng)，而不是完全恒定的。2）由于磁鏈計(jì)算采用了帶積分環(huán)節(jié)的電壓模型，積分初值、累積誤差和定子電阻的變 化都會(huì)影響磁鏈計(jì)算的準(zhǔn)確度。這兩個(gè)問(wèn)題的影響在低速時(shí)都比較顯著，因而使DTC系統(tǒng)的調(diào)速范圍受到限制 。18、根據(jù)下式分析同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的組成。

25、Ten p L md 1 f i q np(Lsd - L sq ) i d i q+ n p ( L md i D i qL mq i Q i d )第一項(xiàng)npLmdlfiq是轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和定子電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)矩分量相互作用所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是同步電動(dòng)機(jī)主要的電磁轉(zhuǎn)矩。第二項(xiàng)np（Lsd - Lsq） id iq是由凸極效應(yīng)造成的磁阻變化在電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)作用下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩， 稱作反應(yīng)轉(zhuǎn)矩或磁阻轉(zhuǎn)矩，這是凸極電機(jī)特有的轉(zhuǎn)矩，在隱極電機(jī)中，Lsd = Lsq，該項(xiàng)為0。第三項(xiàng)np（LmdiD iq -Lmqioid）是電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)與阻尼繞組磁動(dòng)勢(shì)相互作用的轉(zhuǎn)矩，如果沒(méi) 有阻尼繞組，或者在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)

26、阻尼繞組中沒(méi)有感應(yīng)電流，該項(xiàng)都是零，只有在動(dòng)態(tài)中，產(chǎn) 生阻尼電流，才有阻尼轉(zhuǎn)矩，幫助同步電動(dòng)機(jī)盡快達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)。佃、請(qǐng)給出永磁同步電機(jī)矢量控制的數(shù)學(xué)模型，并解釋各方程的含義。 動(dòng)態(tài)電壓方程式：Ua=RJaUbUc二 Rsic.d；dt.旦dtd'-cdt屮d屮q屮f屮D屮QUf 二Rd 晉dtd -0 二 RDiDDdtd屮q0 二 Rq；qQ-JI式中前三個(gè)方程是定子A、B、C三相的電壓方程，第四個(gè)方程是勵(lì)磁繞組直流電壓方程,永磁同步電動(dòng)機(jī)無(wú)此方程，最后兩個(gè)方程是阻尼繞組的等效電壓方程。磁鏈方程：在兩相同步旋轉(zhuǎn)（d-q ）坐標(biāo)系上的磁鏈方程為-LsdidLmd I f LmdiD-L

27、sqi qLmqi QLmdid-rf I f LmdiD-Lmd idLmd 1 fLrD i D-Lmqi qLrQi Q式中Lsd 等效兩相定子繞組d軸自感，Lsd=Lis+Lmd ；Lsq 等效兩相定子繞組 q軸自感，Lsq= Lls + L mq ；Lis 等效兩相定子繞組漏感；Lmd d軸定子與轉(zhuǎn)子繞組間的互感，相當(dāng)于同步電動(dòng)機(jī)原理中的d軸電樞反應(yīng)電感；Lmq q軸定子與轉(zhuǎn)子繞組間的互感，相當(dāng)于q軸電樞反應(yīng)電感；Lrf 勵(lì)磁繞組自感，Lrf = L if+ L md ；LrD d軸阻尼繞組自感，LrD = L ID + Lmd ；LrQ q軸阻尼繞組自感， LrQ = LlQ + Lmq ；轉(zhuǎn)矩和運(yùn)