電力拖動自動控制系統(tǒng)6課件

1、第6章基于動態(tài)模型的異步電動機調速系統(tǒng) 電力拖動自動控制系統(tǒng)-運動控制系統(tǒng)8/5/20221衷擻站凡基舒悅綢溢佬啤藩嗅人毋鼎瘸則提炳廈意賴挺龍領炮喧局談替樂電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第1頁，共187頁?；趧討B(tài)模型的異步電動機調速異步電動機具有非線性、強耦合、多變量的性質，要獲得高動態(tài)調速性能，必須從動態(tài)模型出發(fā)，分析異步電動機的轉矩和磁鏈控制規(guī)律，研究高性能異步電動機的調速方案。矢量控制和直接轉矩控制是已經獲得成熟應用的兩種基于動態(tài)模型的高性能交流電動機調速系統(tǒng)。8/5/20222鎢靛碌當腿統(tǒng)滴特終絆好寧葵沫株護占針場榷瀉超于畜噎劃唾黃鈔轎撻跟電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動

2、自動控制系統(tǒng)6第2頁，共187頁。基于動態(tài)模型的異步電動機調速矢量控制系統(tǒng)通過矢量變換和按轉子磁鏈定向，得到等效直流電動機模型，然后模仿直流電動機控制。直接轉矩控制系統(tǒng)利用轉矩偏差和定子磁鏈幅值偏差的符號，根據當前定子磁鏈矢量所在的位置，直接選取合適的定子電壓矢量，實施電磁轉矩和定子磁鏈的控制。8/5/20223滇桂砌您株啊黃撮鈍侯卯劑紫貼尸碾箔撞軍見衫氟羌瘁弊僵聞漫覺絢氛伙電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第3頁，共187頁。內容提要異步電動機動態(tài)數學模型的性質異步電動機三相數學模型坐標變換異步電動機在正交坐標系上的動態(tài)數學模型異步電動機在正交坐標系上的狀態(tài)方程異步電動機按轉子磁鏈

3、定向的矢量控制系統(tǒng)異步電動機按定子磁鏈控制的直接轉矩控制系統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)與矢量控制系統(tǒng)的比較8/5/20224憾職麗坎冀樊彰吳潰淵仙鞭數型禱圍泵寺晉含礬纖婦并誕缺蝕憋芳蒙櫥菠電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第4頁，共187頁。6.1 異步電動機動態(tài)數學模型的性質電磁耦合是機電能量轉換的必要條件，電流與磁通的乘積產生轉矩，轉速與磁通的乘積得到感應電動勢。無論是直流電動機，還是交流電動機均如此。交、直流電動機結構和工作原理的不同，其表達式差異很大。8/5/20225奴醋是咎侮暫勺鋁枕燼守里撿頂嘛憊崇冤肝戒席吏計汾旬暮千巋毯侯咕鎊電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第5頁，共

4、187頁。6.1 異步電動機動態(tài)數學模型的性質他勵式直流電動機的勵磁繞組和電樞繞組相互獨立，勵磁電流和電樞電流單獨可控，勵磁和電樞繞組各自產生的磁動勢在空間無交叉耦合。氣隙磁通由勵磁繞組單獨產生，而電磁轉矩正比于磁通與電樞電流的乘積。保持勵磁電流恒定，只通過電樞電流來控制電磁轉矩。8/5/20226洼捧事凳蜜廢芬坯試附奸刷軍巋稈錳迪締一治唉銷郁偽屠碘淬塞忠裴殖耕電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第6頁，共187頁。6.1 異步電動機動態(tài)數學模型的性質異步電動機的動態(tài)數學模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)。異步電動機變壓變頻調速時需要進行電壓（或電流）和頻率的協(xié)調控制，有電壓（

5、或電流）和頻率兩種獨立的輸入變量。在輸出變量中，除轉速外，磁通也是一個輸出變量。8/5/20227靛結框才卿還揍滴復膚娟舊硬死禿念揚挾濃象昏撐懶錐駿描拙敲況銑朵衫電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第7頁，共187頁。6.1 異步電動機動態(tài)數學模型的性質異步電動機的動態(tài)數學模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)。異步電動機無法單獨對磁通進行控制，電流乘磁通產生轉矩，轉速乘磁通產生感應電動勢，在數學模型中含有兩個變量的乘積項。三相異步電動機三相繞組存在交叉耦合，每個繞組都有各自的電磁慣性，再考慮運動系統(tǒng)的機電慣性，轉速與轉角的積分關系等，動態(tài)模型是一個高階系統(tǒng)。8/5/20228竿喇

6、浴脂攬融他霸匪肘湘研故污毀陶磋耳震寄陳距妄是癰頒矽磐腎醞估鴦電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第8頁，共187頁。6.2 異步電動機的三相數學模型作如下的假設：忽略空間諧波，三相繞組對稱，產生的磁動勢沿氣隙按正弦規(guī)律分布。忽略磁路飽和，各繞組的自感和互感都是恒定的。忽略鐵心損耗。不考慮頻率變化和溫度變化對繞組電阻的影響。8/5/20229圈螟惜攘底壬刊細溫踏驅媳糕饑震甸旁側面蕊蛇遣將澄締梭入杠嚎泰鎢蘭電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第9頁，共187頁。6.2 異步電動機的三相數學模型無論異步電動機轉子是繞線型還是籠型的，都可以等效成三相繞線轉子，并折算到定子側，折算后的定

7、子和轉子繞組匝數相等。異步電動機三相繞組可以是Y連接，也可以是連接。若三相繞組為連接，可先用Y變換，等效為Y連接。然后，按Y連接進行分析和設計。8/5/202210溜羽傳危汪勵磊血阮踴豆舵餃臘幣常杭托父浚輿典炕罐泌螟態(tài)當稅尼速壯電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第10頁，共187頁。6.2 異步電動機的三相數學模型定子三相繞組軸線A、B、C在空間是固定的。轉子繞組軸線a、b、c隨轉子旋轉。 三相異步電動機的物理模型8/5/202211心雙依用榴牢瓷睛瘋巳悲輯噸薛豌技戍浴乾席瞳民剔哺興涅宰掇蒼旨念懾電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第11頁，共187頁。6.2.1 異步電動機

8、三相動態(tài)模型的數學表達式異步電動機的動態(tài)模型由磁鏈方程、電壓方程、轉矩方程和運動方程組成。磁鏈方程和轉矩方程為代數方程電壓方程和運動方程為微分方程8/5/202212奴斜牧婁忠所仕佬淖辜概咯瞎榨斷甚描稼陽吞茲幟擁擺鄧削搶暖灣抗狼油電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第12頁，共187頁。磁鏈方程 異步電動機每個繞組的磁鏈是它本身的自感磁鏈和其它繞組對它的互感磁鏈之和8/5/202213雨邁奠授譯艱俐分嚎鑿體籍拱熒奶弊葡錨為每媳搽遍灣蓬皚冒委戮墅趙磁電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第13頁，共187頁。自感或寫成定子各相自感轉子各相自感8/5/202214灣拂莫攜沿找室此廉輕

9、蔓稱土墑裂扛冊簿祁股梆輥狗涅復抨秩蚤呻礬侶湯電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第14頁，共187頁?；ジ欣@組之間的互感又分為兩類定子三相彼此之間和轉子三相彼此之間位置都是固定的，故互感為常值；定子任一相與轉子任一相之間的相對位置是變化的，互感是角位移的函數。8/5/202215豐曼碼淤轅授筒段硯茍鬃惠位書掃洲吊淘弦氯進異謂彼赦艱滴咀款覆傳誅電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第15頁，共187頁。定子三相間或轉子三相間互感三相繞組軸線彼此在空間的相位差互感定子三相間或轉子三相間互感8/5/202216貳蔑論嘆鬼豫拖鈾溝而蔚胚怒爾薊壞證如汛座住木平仰甄掙證滁廟煥苗做電力拖動自動

10、控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第16頁，共187頁。定、轉子繞組間的互感 由于相互間位置的變化可分別表示為當定、轉子兩相繞組軸線重合時，兩者之間的互感值最大 8/5/202217裴斥噎喪汞甄說撤桓爸腳瑚州孩暫姆爸蕭腑膘掉熟晨還挺倍腿拳臘投億蒂電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第17頁，共187頁。磁鏈方程磁鏈方程，用分塊矩陣表示 8/5/202218攝同臉鞍傅了燙演勁獲羌呢州婁快昭桅放鉗幸斌把莊利姜茵膠襖樊馮旺吻電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第18頁，共187頁。電感矩陣定子電感矩陣轉子電感矩陣8/5/202219壺訴皇駁瘋袖弧入瓜徒摘廢詫肥證熄促攻絡唆陛芍粱渤排品固

11、擄統(tǒng)仁冠拱電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第19頁，共187頁。電感矩陣定、轉子互感矩陣變參數、非線性、時變 8/5/202220宙揉沃嘉敘航論遍稀宰謎肄膽己搗繕課茹四聾廠瑯赴態(tài)額矢訴飼愈培氦階電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第20頁，共187頁。電壓方程三相繞組電壓平衡方程 8/5/202221割渣襖稱棄娜堤嚨頸悼橋灣諧繡宴摔宛紡烘錯凸隨豆喝鬧績寓邦潮俄穆祈電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第21頁，共187頁。電壓方程將電壓方程寫成矩陣形式 8/5/202222和思戶謄簿強烴竊云購鄰點崖戶墻荒筍冕訖瞪燕百玲椽融蠅禱據燼柳限茶電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自

12、動控制系統(tǒng)6第22頁，共187頁。電壓方程把磁鏈方程代入電壓方程，展開 8/5/202223按銳孽佐紅靈且喊貢曼臘骨蔑截懦沙雀貧補傾生銥屹表袒僳琺抉執(zhí)距婆咖電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第23頁，共187頁。電壓方程電流變化引起的脈變電動勢，或稱變壓器電動勢定、轉子相對位置變化產生的與轉速成正比的旋轉電動勢 8/5/202224斗讀芝逮畦教檻啟涎庸蘑耙鑿厚峪搗臍囤零疫封比汪皮賞嬰漠漂觀練胃齒電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第24頁，共187頁。電壓方程轉矩方程運動方程轉角方程 8/5/202225全砸晰倆實稠腫息斗溉鮑頹羹款痕峪瞧熊鄭衡彪炕叉忿焉秤編刃啃婚欺絢電力拖動

13、自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第25頁，共187頁。異步電動機三相原始模型的非獨立性非線性強耦合性非線性耦合體現在電壓方程、磁鏈方程與轉矩方程。既存在定子和轉子間的耦合，也存在三相繞組間的交叉耦合。非線性變參數旋轉電動勢和電磁轉矩中都包含變量之間的乘積，這是非線性的基本因素。定轉子間的相對運動，導致其夾角不斷變化，使得互感矩陣為非線性變參數矩陣。8/5/202226疆剛偉杯盅扛褪轎繡鉆怕喻轄和拖燈至主能余巋蒲宦哮俄誅傘謬菇翁災勞電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第26頁，共187頁。6.2.2 異步電動機三相原始模型的性質異步電動機三相繞組為Y無中線連接，若為連接，可等效為Y連

14、接。可以證明：異步電動機三相數學模型中存在一定的約束條件8/5/202227魁荒蒙職揖臨夏墑趴薦偶嘻尹說儀霧農導稱鈴異捉啟夫絲肇合詐婦囊頑際電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第27頁，共187頁。異步電動機三相原始模型的非獨立性三相變量中只有兩相是獨立的，因此三相原始數學模型并不是物理對象最簡潔的描述。完全可以而且也有必要用兩相模型代替。8/5/202228欺冊估經迂插妓奎霧旁鹵皮單抽姻轉糜晰行攘豬銻戀伍哉矽歌茁菠懦嘿狐電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第28頁，共187頁。6.3 坐標變換異步電動機三相原始動態(tài)模型相當復雜，簡化的基本方法就是坐標變換。異步電動機數學模型之

15、所以復雜，關鍵是因為有一個復雜的電感矩陣和轉矩方程，它們體現了異步電動機的電磁耦合和能量轉換的復雜關系。要簡化數學模型，須從電磁耦合關系入手。8/5/202229鰓龜慫逗煩沁賣區(qū)喚銥頂漁婆雨秩陳奇參坐程牢廷毒員鄰扎網姓蠶辜潑婚電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第29頁，共187頁。6.3.1 坐標變換的基本思路兩極直流電動機的物理模型，F為勵磁繞組，A為電樞繞組，C為補償繞組。F和C都在定子上，A在轉子上。二極直流電動機的物理模型8/5/202230捶存蝎占概臟或欠娩鉸沫熔招料戊預伏憎赴糾受吐礙翰札巷謗狐晌芯慫徘電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第30頁，共187頁。6.3

16、.1 坐標變換的基本思路把F的軸線稱作直軸或d軸，主磁通的方向就是沿著d軸的；A和C的軸線則稱為交軸或q軸。雖然電樞本身是旋轉的，但由于換向器和電刷的作用，閉合的電樞繞組分成兩條支路。電刷兩側每條支路中導線的電流方向總是相同的。8/5/202231皿每洲笨勁舔欄入狗情哀案貼諱荊食晨迎戍構滯壟蠱婆英呈娛狼曳取揪擲電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第31頁，共187頁。6.3.1 坐標變換的基本思路當電刷位于磁極的中性線上時，電樞磁動勢的軸線始終被電刷限定在q軸位置上，其效果好象一個在q軸上靜止的繞組一樣。但它實際上是旋轉的，會切割d軸的磁通而產生旋轉電動勢，這又和真正靜止的繞組不同。把

17、這種等效的靜止繞組稱作“偽靜止繞組”8/5/202232拘唯咎到捉杏恰敖曠牙執(zhí)伎蘊呵級虞鉚舒任叭雨琳煮序咕商密刊匪餓峰族電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第32頁，共187頁。6.3.1 坐標變換的基本思路電樞磁動勢的作用可以用補償繞組磁動勢抵消，或者由于其作用方向與d軸垂直而對主磁通影響甚微。所以直流電動機的主磁通基本上由勵磁繞組的勵磁電流決定，這是直流電動機的數學模型及其控制系統(tǒng)比較簡單的根本原因。8/5/202233簾碧膠唆憂擄伍兢善貳僑厄拖票吉汞相店蚜檸涉千返殼超弘琵貳氨恬絳臍電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第33頁，共187頁。6.3.1 坐標變換的基本思路如果

18、能將交流電動機的物理模型等效地變換成類似直流電動機的模式，分析和控制就可以大大簡化。坐標變換正是按照這條思路進行的。不同坐標系中電動機模型等效的原則是：在不同坐標下繞組所產生的合成磁動勢相等。8/5/202234芳京韶附傭抉雪艘朝闖焉軟矛蕪蛇宮馮郁丫蝸喳躍瓤恩貌握爛甄蘇茄杏實電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第34頁，共187頁。6.3.1 坐標變換的基本思路在交流電動機三相對稱的靜止繞組A、B、C中，通以三相平衡的正弦電流，所產生的合成磁動勢是旋轉磁動勢F，它在空間呈正弦分布，以同步轉速（即電流的角頻率）順著A-B-C的相序旋轉。任意對稱的多相繞組，通入平衡的多相電流，都能產生旋轉

19、磁動勢，當然以兩相最為簡單。8/5/202235追甩鴿穗口惑慕赴竹妒遭天循訃坦伺燴鉸瑟蹄檸馮廠鼓繳汽痙薊膨撫瞧鉑電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第35頁，共187頁。6.3.1 坐標變換的基本思路三相變量中只有兩相為獨立變量，完全可以也應該消去一相。所以，三相繞組可以用相互獨立的兩相正交對稱繞組等效代替，等效的原則是產生的磁動勢相等。8/5/202236蒸瓊竹鳥低爭鑷剃語占啼哎駿殃愚氮應頁蒙老遭氧悸烏渡鋒陵賴矣麗版滯電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第36頁，共187頁。6.3.1 坐標變換的基本思路所謂獨立是指兩相繞組間無約束條件所謂對稱是指兩相繞組的匝數和阻值相等 所

20、謂正交是指兩相繞組在空間互差 8/5/202237筋蔡慚惶了竣蠅亭壞賞門濕賒踐靶鹵吐仆季跑典件狼界嚇伸聰柞耳亞訪柳電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第37頁，共187頁。6.3.1 坐標變換的基本思路三相坐標系和兩相坐標系物理模型8/5/202238壯灰坪忘漱借尺碩街帝疫卜舉悸卯靈號俺措芬獸憚抖有賀恥割部丹爾置糜電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第38頁，共187頁。6.3.1 坐標變換的基本思路兩相繞組，通以兩相平衡交流電流，也能產生旋轉磁動勢。當三相繞組和兩相繞組產生的旋轉磁動勢大小和轉速都相等時，即認為兩相繞組與三相繞組等效，這就是3/2變換。8/5/202239浦冕

21、氏匆口值霹超碗呆察攀潔博榷萍敦譜筒宴迷黑繹洗榨拱嘿描飽君立援電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第39頁，共187頁。6.3.1 坐標變換的基本思路兩個匝數相等相互正交的繞組d、q，分別通以直流電流，產生合成磁動勢F，其位置相對于繞組來說是固定的。如果人為地讓包含兩個繞組在內的鐵心以同步轉速旋轉，磁動勢F自然也隨之旋轉起來，成為旋轉磁動勢。如果旋轉磁動勢的大小和轉速與固定的交流繞組產生的旋轉磁動勢相等，那么這套旋轉的直流繞組也就和前面兩套固定的交流繞組都等效了。8/5/202240編鏟墾坑致佬氣竅羽底著爸挫漆瘍紀瑟票像猩梳個伏俯買促涌弟飾兇帚泰電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)

22、6第40頁，共187頁。6.3.1 坐標變換的基本思路當觀察者也站到鐵心上和繞組一起旋轉時，在他看來，d和q是兩個通入直流而相互垂直的靜止繞組。如果控制磁通的空間位置在d軸上，就和直流電動機物理模型沒有本質上的區(qū)別了。繞組d相當于勵磁繞組，q相當于偽靜止的電樞繞組。8/5/202241纏沂廄蹋般站帆井撬耕吳薔柱慕狽滿脂液磋挺定前里獵脆孜苗攪皆萌悠祖電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第41頁，共187頁。6.3.1 坐標變換的基本思路靜止兩相正交坐標系和旋轉正交坐標系的物理模型8/5/202242裹澗躬憋貪相瓷袁名妨蝴碌涎照壕惰疇隕哪跡僧暇謅滾擅憎篙嘔墨誨鍛破電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力

23、拖動自動控制系統(tǒng)6第42頁，共187頁。6.3.2 三相-兩相變換（3/2變換）三相繞組A、B、C和兩相繞組之間的變換，稱作三相坐標系和兩相正交坐標系間的變換，簡稱3/2變換。ABC和兩個坐標系中的磁動勢矢量，將兩個坐標系原點重合，并使A軸和軸重合。8/5/202243挨搶奈痊石太動韓唬怎糠派很耘匙冶婆薦初刊挽害杖綽尋廉胚拌寞攙品報電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第43頁，共187頁。6.3.2 三相-兩相變換（3/2變換）按照磁動勢相等的等效原則，三相合成磁動勢與兩相合成磁動勢相等，故兩套繞組磁動勢在軸上的投影應相等。 8/5/202244家抨崖逼砷敦滯蔑惱坯典腎空厲醒切尾穩(wěn)涌畔

24、單年那希識盡雙兆榆闌齋片電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第44頁，共187頁。6.3.2 三相-兩相變換（3/2變換）三相坐標系和兩相正交坐標系中的磁動勢矢量8/5/202245掇須苔殖飽烯葛傈文賀敦羞貢毆愿牛屢銳渠稼化州撿駿谷鬧引重詢埔賠宏電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第45頁，共187頁。6.3.2 三相-兩相變換（3/2變換）寫成矩陣形式 按照變換前后總功率不變，匝數比為 8/5/202246蔫阮乖塊草件缺僥形斃忘斷愧吧嶺池硬嫡乖朽辨拇庶謅脅庭書庇乾賴披膠電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第46頁，共187頁。6.3.2 三相-兩相變換（3/2變換）三

25、相坐標系變換到兩相正交坐標系的變換矩陣 8/5/202247棋瓷彪蹈寺漫蔓興擦裙玻垣蒂脂地撣婪生矣散餐烤譏曹畸凍澗岡小皇瑤穿電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第47頁，共187頁。6.3.2 三相-兩相變換（3/2變換）兩相正交坐標系變換到三相坐標系（簡稱2/3變換）的變換矩陣 8/5/202248鈣塹儉茄騰缸哨些趴巡歷土暴雕鉤乏凈傣埋既巨緬役映煩孕餓使識范灣貉電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第48頁，共187頁。6.3.2 三相-兩相變換（3/2變換）考慮到也可以寫作 電壓變換陣和磁鏈變換陣與電流變換陣相同 8/5/202249憐該聶揉扒虛壟們氟圣穢猶瑞焊施溯奎箋烙司欠

26、蔫初陷完標捕圭虹瓦擅蚌電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第49頁，共187頁。6.3.3 靜止兩相-旋轉正交變換（2s/2r變換） 從靜止兩相正交坐標系到旋轉正交坐標系dq的變換，稱作靜止兩相-旋轉正交變換，簡稱2s/2r變換，其中s表示靜止，r表示旋轉，變換的原則同樣是產生的磁動勢相等。8/5/202250癱肯剃綜毫隴冬俱辟捏讒漂馱吝希實關讒慕怔廈膩緯鉗郡齲噎譯榷偉嬌臃電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第50頁，共187頁。6.3.3 靜止兩相-旋轉正交變換（2s/2r變換） 靜止兩相正交坐標系和旋轉正交坐標系中的磁動勢矢量8/5/202251朔兇菜鋒試翅鯉坑只繪壘京凸薊

27、抨韌煤庇傀廚陽揪卑塊訊乏杯絢愉秧釣膚電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第51頁，共187頁。6.3.3 靜止兩相-旋轉正交變換（2s/2r變換） 旋轉正交變換靜止兩相正交坐標系到旋轉正交坐標系的變換陣 8/5/202252折脯像餌噶友互滄矣輛竊諒痢蔬逗囂送救趾座駁意咕晤屎遮麥寂佛歲肺續(xù)電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第52頁，共187頁。6.3.3 靜止兩相-旋轉正交變換（2s/2r變換） 旋轉正交坐標系到靜止兩相正交坐標系的變換陣 電壓和磁鏈的旋轉變換陣與電流旋轉變換陣相同 8/5/202253汽鴦塑蓉剖鼓隨船侯罪獎馬洱公淺獻盔禱銘丹事玻滲頌橢拍螟饒芒赦佬奧電力拖動自動

28、控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第53頁，共187頁。6.4 異步電動機在正交坐標系上的動態(tài)數學模型首先推導靜止兩相正交坐標系中的數學模型，然后推廣到旋轉正交坐標系。由于運動方程不隨坐標變換而變化，故僅討論電壓方程、磁鏈方程和轉矩方程。在以下論述中，下標s表示定子，下標r表示轉子。8/5/202254蛇珠秋山他裹詞范婚俊嗜程借賢際僧解葵主音斬艘塑氦星儡礎碩菩琉悲椎電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第54頁，共187頁。6.4.1 靜止兩相正交坐標系中的動態(tài)數學模型異步電動機定子繞組是靜止的，只要進行3/2變換就行了。轉子繞組是旋轉的，必須通過3/2變換和旋轉到靜止的變換，才能變換到靜

29、止兩相正交坐標系。8/5/202255僵扇捕幻暈采討吳苗術薄襖篆克芒央雇崗纂重單謄蘸摹玩澆茅房布厲楊郁電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第55頁，共187頁。定子繞組和轉子繞組的3/2變換 對靜止的定子三相繞組和旋轉的轉子三相繞組進行相同的3/2變換，變換后的定子兩相正交坐標系靜止，而轉子兩相正交坐標系以角速度逆時針旋轉。 8/5/202256珊犯景剔夕犧慌垮贍替試化惑賠昆謂額總徹芍扁氖醬編遭惶串俯駐治取瑰電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第56頁，共187頁。定子繞組和轉子繞組的3/2變換 定子、轉子坐標系到靜止兩相正交坐標系的變換8/5/202257妓閹夸擅彤廳癟效羊箱

30、渭發(fā)弱衰話證碼凋咀徊讒忘練鉑鉻社稈住侯嚴辟持電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第57頁，共187頁。定子繞組和轉子繞組的3/2變換 電壓方程8/5/202258憤姆旺毯勤曙頻潑閻雅懦樣鞋仍完端尋詳田抗仿頓旬瀝何仕吾餅炎蕾蔣彭電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第58頁，共187頁。定子繞組和轉子繞組的3/2變換 磁鏈方程轉矩方程8/5/202259碌著陵繩分繁狽尺酥桓粹稅惦之離預辛帝釘翹燕徊民肇苗蚤壹惕彭惠嚴橋電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第59頁，共187頁。定子繞組和轉子繞組的3/2變換 3/2變換將按三相繞組等效為互相垂直的兩相繞組，消除了定子三相繞組、轉

31、子三相繞組間的相互耦合。定子繞組與轉子繞組間仍存在相對運動，因而定、轉子繞組互感陣仍是非線性的變參數陣。輸出轉矩仍是定、轉子電流及其定、轉子夾角的函數。8/5/202260拾鋸懲霓誅朗老撕頤獸耶費贍沉晰閃臭趴梅摸購校雍餞怠咸續(xù)難醉蹭堪英電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第60頁，共187頁。定子繞組和轉子繞組的3/2變換 與三相原始模型相比，3/2變換減少了狀態(tài)變量的維數，簡化了定子和轉子的自感矩陣。8/5/202261閥接致餡亦磊蔣擅寶哥棟寞勁杰逢醛娟秧造碴副鉗嚙訛光世織遙撇兒鞍倆電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第61頁，共187頁。靜止兩相正交坐標系中的方程 對轉子坐

32、標系作旋轉正交坐標系到靜止兩相正交坐標系的變換，使其與定子坐標系重合，且保持靜止。用靜止的兩相轉子正交繞組等效代替原先轉動的兩相繞組。8/5/202262部拐柬路灼琵潑商研課椿檔偵哄森桅托吵授娜故居閏虜賠逞矽祖罰裳佩邱電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第62頁，共187頁。靜止兩相正交坐標系中的方程電壓方程8/5/202263釋恭核戲坐慣召鉛鯨氟狽混木敗住友蟻爺膳元玉抨嘆邑林短跑腥飛汽漣糊電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第63頁，共187頁。靜止兩相正交坐標系中的方程磁鏈方程轉矩方程8/5/202264沖猩淌聾定脖絳闖慮啡訝值慫殖漾叔日它娜搖黨煌戚銻鉸膜誅滇嗚禿露刀電力拖

33、動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第64頁，共187頁。靜止兩相正交坐標系中的方程旋轉變換改變了定、轉子繞組間的耦合關系，將相對運動的定、轉子繞組用相對靜止的等效繞組來代替，消除了定、轉子繞組間夾角對磁鏈和轉矩的影響。旋轉變換的優(yōu)點在于將非線性變參數的磁鏈方程轉化為線性定常的方程，但卻加劇了電壓方程中的非線性耦合程度，將矛盾從磁鏈方程轉移到電壓方程中來了，并沒有改變對象的非線性耦合性質。8/5/202265攬漂協(xié)摔懦狠敵剩圖椅鄰侮饋個壽碰缽狽癡掖侍拈葡聘珍謀巨響臍皖躁絕電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第65頁，共187頁。6.4.2 旋轉正交坐標系中的動態(tài)數學模型對定子坐標系和

34、轉子坐標系同時施行旋轉變換，把它們變換到同一個旋轉正交坐標系dq上，dq相對于定子的旋轉角速度為18/5/202266拭鉛慮詹賃旋逮各聾助趁徘環(huán)私眩惑持闖韻弦衛(wèi)豌央蘇祈巋星壹斜未洼廄電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第66頁，共187頁。6.4.2 旋轉正交坐標系中的動態(tài)數學模型定子 、轉子 坐標系到旋轉正交坐標系的變換a）定子 、轉子坐標系 b）旋轉正交坐標系8/5/202267菌釉英苞妒風娠葡偏廷事側添垮特協(xié)準襟贏試仙廈公庶群授粵巍擁學苫缸電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第67頁，共187頁。6.4.2 旋轉正交坐標系中的動態(tài)數學模型定子旋轉變換陣轉子旋轉變換陣 8/

35、5/202268喪慰免僑斂付柒臨鍍鄧詹管評縱假匝復筒嚼閩朔朵狄臉味苑墮傷挾委迢答電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第68頁，共187頁。6.4.2 旋轉正交坐標系中的動態(tài)數學模型電壓方程8/5/202269匯懊止猴緣吳把模造鴛肅舊蘋境屏歌悼寥魔剮吱踐謗兩涉輥駐囤截嗅應褐電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第69頁，共187頁。6.4.2 旋轉正交坐標系中的動態(tài)數學模型磁鏈方程轉矩方程8/5/202270啊漆敞娘喬躥餃鱗學祁塵惟奉櫥河撒戌政劇岡骨甲趙壺侗楊檬冕刮墓柏扦電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第70頁，共187頁。6.4.2 旋轉正交坐標系中的動態(tài)數學模型旋轉

36、變換是用旋轉的繞組代替原來靜止的定子繞組，并使等效的轉子繞組與等效的定子繞組重合，且保持嚴格同步，等效后定、轉子繞組間不存在相對運動。旋轉正交坐標系中的磁鏈方程和轉矩方程與靜止兩相正交坐標系中相同，僅下標發(fā)生變化。8/5/202271銑腺律邯堯輕妝弟漂唯穗爛焊昔國跑鴉鄉(xiāng)蕪洛早滯誼甩襟恬嚴健先嫉嗣姻電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第71頁，共187頁。6.4.2 旋轉正交坐標系中的動態(tài)數學模型兩相旋轉正交坐標系的電壓方程中旋轉電勢非線性耦合作用更為嚴重，這是因為不僅對轉子繞組進行了旋轉變換，對定子繞組也施行了相應的旋轉變換。8/5/202272蔓毅科吁耍耳續(xù)南漆怕光鋅貞擲蕉閉應磅軋束

37、阻鵝腳佛燥漱行贖隊污獵鋪電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第72頁，共187頁。6.4.2 旋轉正交坐標系中的動態(tài)數學模型從表面上看來，旋轉正交坐標系中的數學模型不如靜止兩相正交坐標系的簡單，實際上旋轉正交坐標系的優(yōu)點在于增加了一個輸入量1，提高了系統(tǒng)控制的自由度。旋轉速度任意的正交坐標系無實際使用意義，常用的是同步旋轉坐標系，將繞組中的交流量變?yōu)橹绷髁?，以便模擬直流電動機進行控制。 8/5/202273字茶折普壁臼毗滓謙佬痞湍藍團工盟光焰既曰邯執(zhí)蕩拱懦笨撣喻裔鋸硬浸電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第73頁，共187頁。6.5 異步電動機在正交坐標系上的狀態(tài)方程異步電動機

38、動態(tài)數學模型，其中既有微分方程（電壓方程與運動方程），又有代數方程（磁鏈方程和轉矩方程）。討論用狀態(tài)方程描述的動態(tài)數學模型。8/5/202274傣葛陡貢樊固囪鉤自絢鞍槳霄臆駁卡嘻撤啄綴逐諜咽新漣嘆郊柞釬補摳袋電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第74頁，共187頁。6.5.1 狀態(tài)變量的選取旋轉正交坐標系上的異步電動機具有4階電壓方程和1階運動方程，因此須選取5個狀態(tài)變量?？蛇x的狀態(tài)變量共有9個，這9個變量分為5組：轉速；定子電流；轉子電流；定子磁鏈；轉子磁鏈。8/5/202275童水饋墳竊舶崩鉸承膚末屯篆豎芥月桶灌梧帳脂挽割苑題遏藍羅鏈痘痙吼電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)

39、6第75頁，共187頁。6.5.1 狀態(tài)變量的選取轉速作為輸出變量必須選取。其余的4組變量可以任意選取兩組，定子電流可以直接檢測，應當選為狀態(tài)變量。剩下的3組均不可直接檢測或檢測十分困難，考慮到磁鏈對電動機的運行很重要，可以選定子磁鏈或轉子磁鏈。8/5/202276射榴尺熱歧耘絕函蓋館洽招特褂霓沖音緞喀丹崇監(jiān)績枷幀鏟字很削堆困喻電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第76頁，共187頁。6.5.2 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量dq坐標系中的狀態(tài)方程狀態(tài)變量輸入變量輸出變量8/5/202277什奶鄉(xiāng)委捍騎毯港葷茄錢凸紉濤攢齲雅矮騎檀輥歲彩匝逃高門佳涼迅焙很電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)

40、6第77頁，共187頁。6.5.2 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 籠型轉子內部是短路的 電壓方程8/5/202278且準憨菜蹦橫蔓覆瘸蚊歷盤蠶始咨餌師芬淪黑麻泉竄參策娠聶篙紫圭陵侖電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第78頁，共187頁。6.5.2 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 轉矩方程運動方程8/5/202279訃鼻吾威寨暫絞絞簾箍欣麻言砒拘豐激宇禽堂轍恿自莢諷幾女向押貧奠繕電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第79頁，共187頁。6.5.2 狀態(tài)方程狀態(tài)方程8/5/202280值郊叛央買刊連瞎哈馱幅蛋海捉澄脯疤胯梗班盅相哇楞鎂樁博梗潮毖囊廳電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動

41、自動控制系統(tǒng)6第80頁，共187頁。6.5.2 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 輸出方程轉子電磁時間常數 電動機漏磁系數 8/5/202281苫諜停俺拽輕短壘燃諺莽纏孤甩拔妒響碧檬炙渾二迷億聞遠塌米溝湍鈞沸電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第81頁，共187頁。6.5.2 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 dq坐標系動態(tài)結構圖8/5/202282援勇龍棟寄騾馭玲摩稼趨物妓構素蠢寢陳氏鵝圭越秒時夕壹首軋駿炳條落電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第82頁，共187頁。6.5.2 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 dq坐標系蛻化為坐標系狀態(tài)變量輸入變量輸出變量8/5/202283涵徹

42、拽薄酉匡八疽惜密添刷通仲鹵忱懷繃飼蜂彬堪琺佐搜篙李咨簍孽慈沏電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第83頁，共187頁。6.5.2 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 轉矩方程運動方程8/5/202284捆祈饋涯詣銳姥休長曾茲運紛于蛹榮堅萎瘧擬祟無府柄后惜嫩望氮蕊創(chuàng)米電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第84頁，共187頁。6.5.2 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 狀態(tài)方程 8/5/202285丁沛襪戴牡汞使攻砒健迷翅偵吧漆莆汲牡羌綱誤漚孔惑又徊蟻遲擇囂樞撅電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第85頁，共187頁。6.5.2 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 坐標系動態(tài)結構圖

43、8/5/202286設淹巍賂頑觀瓣寄默訖磕阮歹兼母詐你售皖凋搐蘆核拳湃獵磁涼耽今算屯電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第86頁，共187頁。6.5.3 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 dq坐標系中的狀態(tài)方程狀態(tài)變量輸入變量輸出變量8/5/202287挾醇瘁舍鄒伊昭七話琺心肢浩緬潞鍍稽猾驕膀鄉(xiāng)粕末桔玲埔霓適發(fā)般扶鎬電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第87頁，共187頁。6.5.3 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 狀態(tài)方程8/5/202288奶產顧燼道姬延潛柴渾梯虞揀站瘓鼠棚馭迸俐街坎階容琉衫熱膀喬膳蘑孫電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第88頁，共187頁。6.5.

44、3 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 轉矩方程輸出方程8/5/202289噬毗紉滇祿廉恒煎菇郵柿韓靴密微每藝嚙臂濱鐵依竹閏歹洞蹈毒飛噸畢帳電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第89頁，共187頁。6.5.3 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 dq坐標系動態(tài)結構圖8/5/202290鞋恒放粟糊彎脈蝶鄰篷液粉看哇撂掖吧篷泅雖岡債氖壓淮凳吱且轍箭失俄電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第90頁，共187頁。6.5.3 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 dq坐標系蛻化為坐標系，當狀態(tài)變量輸入變量輸出變量轉矩方程8/5/202291狄踏炕懇枕煽漸貸就礁角郭選曾肉伯凱剝挽印匈漠涼隔屏缺枉落昏紡舅

45、遠電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第91頁，共187頁。6.5.3 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 狀態(tài)方程8/5/202292渦粘鮑岡搶厘元秘肖抗臭撈始廳刃贍嘶巋肌沂揣喬面斜嘿瓶策凋賜沛扛炸電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第92頁，共187頁。6.5.3 狀態(tài)方程 為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程 坐標系動態(tài)結構圖8/5/202293衰槽陶紅輻耽件囑迷獺湛饑狄瘍蘆彬敵淌瞬裸介淡沫篇密吼砒的停貌糖建電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第93頁，共187頁。6.5.4 異步電動機的仿真在進行異步電動機仿真時，沒有必要對各種狀態(tài)方程逐一進行，只要以一種為內核，在外圍加上坐標變換

46、和狀態(tài)變換，就可得到在不同的坐標系下、不同狀態(tài)量的仿真結果。構建異步電動機仿真模型在坐標系，狀態(tài)變量為8/5/202294雍與灰訃楚拾繁摸皺絹頁汲玖踢嘶左隸垢洪腰利臥糊分畔羹慚貫蔗柳姓慶電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第94頁，共187頁。6.5.4 異步電動機的仿真異步電動機仿真模型8/5/202295扮彤愿統(tǒng)耘吏靈彰董黨昌姻姓賈緊雕鈞叛亥苫微尺戳罕艇吾燎停宇濟瞻堯電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第95頁，共187頁。6.5.4 異步電動機的仿真三相異步電動機仿真模型8/5/202296怪耐股船滅瀝映形棘壓此聾感繕突截定劣噓站轍缸帚掂幫差劫雨嫡烘廂砍電力拖動自動控制系

47、統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第96頁，共187頁。6.5.4 異步電動機的仿真異步電動機空載起動和加載過程8/5/202297釀禹魏室費繼吼孜菌吏寡涸份抗懦墓骸鉑芯藻隊身簧偶歧撅合筑搶澀悠坐電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第97頁，共187頁。6.5.4 異步電動機的仿真異步電動機穩(wěn)態(tài)電流8/5/202298抓犯象甩貶題沂虹傳涕厭拌抱盼歲誼呸卸夠尼簿現蝦誕摻伴碩稻采搞醬競電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第98頁，共187頁。6.6 異步電動機按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)按轉子磁鏈定向矢量控制的基本思想通過坐標變換，在按轉子磁鏈定向同步旋轉正交坐標系中，得到等效的直流電動機

48、模型。仿照直流電動機的控制方法控制電磁轉矩與磁鏈，然后將轉子磁鏈定向坐標系中的控制量反變換得到三相坐標系的對應量，以實施控制。8/5/202299樣兜嗓娘洽桃由卒張離惟塵南諷察抉昭宛傣膜勘糞嫩磊撂矽獻溺茵汰意詳電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第99頁，共187頁。6.6 異步電動機按轉子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)由于變換的是矢量，所以這樣的坐標變換也可稱作矢量變換，相應的控制系統(tǒng)稱為矢量控制（Vector Control 簡稱VC）系統(tǒng)或按轉子磁鏈定向控制（Flux Orientation Control簡稱FOC）系統(tǒng)。8/5/2022100署悄水嗓幽鐳鄖蕭癡矩鼻猜褒墜紡奪顆班堡躍彥

49、踩恩咽鱉步講透隙俱得研電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第100頁，共187頁。6.6.1 按轉子磁鏈定向的同步旋轉正交坐標系狀態(tài)方程將靜止正交坐標系中的轉子磁鏈旋轉矢量寫成復數形式旋轉正交dq坐標系的一個特例是與轉子磁鏈旋轉矢量同步旋轉的坐標系。令d軸與轉子磁鏈矢量重合，稱作按轉子磁鏈定向的同步旋轉正交坐標系，簡稱mt坐標系。8/5/2022101稿費楷窯喪尉捷藩翟姑簡醬砷嶼蝕短又干炭讒癥駛遼援焙瀑低防魁役功臼電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第101頁，共187頁。6.6.1 按轉子磁鏈定向的同步旋轉正交坐標系狀態(tài)方程靜止正交坐標系與按轉子磁鏈定向的同步旋轉正交坐標系8

50、/5/2022102蛹籬籬絹媒讕甫洗溢聞芍餃眶辨潦瑣傻凱愛毯棗達豺純高撾積暇幀坑謄喀電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第102頁，共187頁。6.6.1 按轉子磁鏈定向的同步旋轉正交坐標系狀態(tài)方程m軸與轉子磁鏈矢量重合為了保證m軸與轉子磁鏈矢量始終重合，還必須使 8/5/2022103任數瘦搞畢閩灤狙武抨食絨哩丁尾藕莖缸翻收婁螞敏姨黍巍遲咳堯譜魯逐電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第103頁，共187頁。6.6.1 按轉子磁鏈定向的同步旋轉正交坐標系狀態(tài)方程mt坐標系中的狀態(tài)方程 8/5/2022104盞魄婚架餅稼晚隊逛爵烙風孰灘譬徹篡液絞扼女肢婚甩眩捐學燎膘拖箔闡電力拖動

51、自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第104頁，共187頁。6.6.1 按轉子磁鏈定向的同步旋轉正交坐標系狀態(tài)方程由導出mt坐標系的旋轉角速度mt坐標系旋轉角速度與轉子轉速之差定義為轉差角頻率 8/5/2022105馭默矚馮磐膠千敏摧皆涂坤肥贛肅星楚傅赫躇顏改攤腰今救閑棺商找訴瞅電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第105頁，共187頁。6.6.1 按轉子磁鏈定向的同步旋轉正交坐標系狀態(tài)方程mt坐標系中的電磁轉矩表達式定子電流勵磁分量 定子電流轉矩分量 8/5/2022106束紛夜日徘癱搐激歉革計茸誣瓊茸喊鋁屜止揣鬼遺夕淪吊隕涼聘稼械遂拯電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第1

52、06頁，共187頁。6.6.1 按轉子磁鏈定向的同步旋轉正交坐標系狀態(tài)方程通過按轉子磁鏈定向，將定子電流分解為勵磁分量和轉矩分量，轉子磁鏈僅由定子電流勵磁分量產生，電磁轉矩正比于轉子磁鏈和定子電流轉矩分量的乘積，實現了定子電流兩個分量的解耦。在按轉子磁鏈定向同步旋轉正交坐標系中的異步電動機數學模型與直流電動機動態(tài)模型相當。 8/5/2022107翟惕家擦誕竅哦香洱叔暑壇賢侶劉可陰垢解悔炎冀師泰歇測蕩伎研逐層傭電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第107頁，共187頁。6.6.1 按轉子磁鏈定向的同步旋轉正交坐標系狀態(tài)方程按轉子磁鏈定向的異步電動機動態(tài)結構圖8/5/2022108偉邵籽就

53、甩鴛徘佩文帕厭殲趨鯉褪努帥判聯(lián)郴妥哀擠锨址翅對咖飲報囪凸電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第108頁，共187頁。6.6.2按轉子磁鏈定向矢量控制的基本思想按轉子磁鏈定向僅僅實現了定子電流兩個分量的解耦，電流的微分方程中仍存在非線性和交叉耦合。采用電流閉環(huán)控制，可有效抑制這一現象，使實際電流快速跟隨給定值。8/5/2022109年刻遙晦還裙碩玖礎椅今債送賞并兜焰蒲依批帳麗窄寇肉肢矢贊遜嚇款槍電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第109頁，共187頁。6.6.2按轉子磁鏈定向矢量控制的基本思想異步電動機矢量變換及等效直流電動機模型8/5/2022110稱礫損秒瞞捧隴岡嘗頤播曝氧

54、粟漂謙旬杏趟驟赴舒撻胳倍悸侄甫楊搓厄菇電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第110頁，共187頁。6.6.2按轉子磁鏈定向矢量控制的基本思想在按轉子磁鏈定向坐標系中計算定子電流勵磁分量和轉矩分量給定值，經過反旋轉變換2r/2s和2/3變換得到三相電流。通過電流閉環(huán)的跟隨控制，輸出異步電動機所需的三相定子電流。8/5/2022111繳簿高眼勃遏款禹梭薔訓鈍砧挑槳壤章炕拄敲酷或簿省戰(zhàn)郴擊盧簧刻助貨電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第111頁，共187頁。6.6.2按轉子磁鏈定向矢量控制的基本思想矢量控制系統(tǒng)原理結構圖8/5/2022112妙鄭臨鴦壞園棧欺熾柵部并雍壩默浪顆靖據屏錄

55、拽綴服溢竟胺馴矽彈墻槐電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第112頁，共187頁。6.6.2按轉子磁鏈定向矢量控制的基本思想忽略變頻器可能產生的滯后，認為電流跟隨控制的近似傳遞函數為1，且2/3變換與電動機內部的3/2變換環(huán)節(jié)相抵消，反旋轉變換2r/2s與電動機內部的旋轉變換2s/2r相抵消，則圖虛線框內的部分可以用傳遞函數為1的直線代替。8/5/2022113刑臥躍凰蒂頃近擺嘗疏委憐撇們娜委組河妮艙閩登圣央找滄捎擂佰揍羊珍電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第113頁，共187頁。6.6.2按轉子磁鏈定向矢量控制的基本思想簡化后的等效直流調速系統(tǒng)8/5/2022114焉弦濤呈

56、摘火哎醚結謬獎乃口孽柿挖秩貧嚎呈淋捎鶴牲低刊葵具粵氮植腺電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第114頁，共187頁。6.6.2按轉子磁鏈定向矢量控制的基本思想矢量控制系統(tǒng)就相當于直流調速系統(tǒng)。矢量控制交流變壓變頻調速系統(tǒng)在靜、動態(tài)性能上可以與直流調速系統(tǒng)媲美。8/5/2022115苦億霉海趣沏劈奉籽尾腫浮濱薦俘酶遙敦蹋抿嘎怕肋代督慈鐳伸買譜章掩電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第115頁，共187頁。6.6.3 按轉子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)的電流閉環(huán)控制方式 轉子磁鏈環(huán)節(jié)為穩(wěn)定的慣性環(huán)節(jié)，可以采用閉環(huán)控制，也可以采用開環(huán)控制方式；而轉速通道存在積分環(huán)節(jié)，必須加轉速外環(huán)使之穩(wěn)定。

57、電流閉環(huán)控制后的系統(tǒng)結構圖8/5/2022116憑蜒匈貸蟬鬃彬饒下昔謠押柯碉脈振鎳些胸翟礬狙齲嗚翰縣蛆托米鄧祿漠電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第116頁，共187頁。電流閉環(huán)控制常用的電流閉環(huán)控制有兩種方法：將定子電流勵磁分量和轉矩分量給定值施行2/3變換，得到三相電流給定值，采用電流滯環(huán)控制型PWM變頻器，在三相定子坐標系中完成電流閉環(huán)控制。8/5/2022117肢唱慚挪傅啼司拭怯槍蠢鶴方雀騾饞啥判鍺噴哨灸梗邪澡銀譚避蜒澡詠桃電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第117頁，共187頁。電流閉環(huán)控制將檢測到的三相電流施行3/2變換和旋轉變換，得到mt坐標系中的電流反饋值，

58、采用PI調節(jié)軟件構成電流閉環(huán)控制，電流調節(jié)器的輸出為mt坐標系中定子電壓給定值反旋轉變換得到靜止兩相坐標系的定子電壓給定值，再經SVPWM控制逆變器輸出三相電壓。8/5/2022118惦乘席瘤幫上拄槳盟姐旬鈣扶嗜舞依羽顧彰塊晉則扔墅風皇癥塔青后謾蹈電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第118頁，共187頁。電流閉環(huán)控制三相電流閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)結構圖8/5/2022119綴痊屬斧艙眶咐陷光梗們掘斗液逞嚎朽涌沼技瘧救伸細榆伸維巫棗智冰罷電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第119頁，共187頁。電流閉環(huán)控制定子電流勵磁分量和轉矩分量閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)結構圖8/5/2022

59、120互吃綠蹄窺媒柄孤綸刻猶漆越啦啟鶴俄地潭先憎理賞劈內秩圃隧悶莎庇敵電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第120頁，共187頁。6.6.4 按轉子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)的轉矩控制方式當轉子磁鏈發(fā)生波動時，將影響電磁轉矩，進而影響電動機轉速。轉子磁鏈調節(jié)器力圖使轉子磁鏈恒定，而轉速調節(jié)器則調節(jié)電流的轉矩分量，以抵消轉子磁鏈變化對電磁轉矩的影響，最后達到平衡。8/5/2022121瑣刀休煞宣棄茶采問豎震臂稻淳戚磕霄典澆厄奏蓉揍武降口也祁友承趴時電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第121頁，共187頁。6.6.4 按轉子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)的轉矩控制方式轉速閉環(huán)控制能夠通過調節(jié)電流

60、轉矩分量來抑制轉子磁鏈波動所引起的電磁轉矩變化，但這種調節(jié)只有當轉速發(fā)生變化后才起作用。為了改善動態(tài)性能，可以采用轉矩控制方式。常用的轉矩控制方式有兩種：轉矩閉環(huán)控制和在轉速調節(jié)器的輸出增加除法環(huán)節(jié)。8/5/2022122潛懂閃程混椎故汕破致洪餒澆楊皋睫鄙絆欺場戴姬咐鞘逾窄驕灶手峽暮很電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第122頁，共187頁。轉矩閉環(huán)控制轉矩閉環(huán)的矢量控制系統(tǒng)結構圖8/5/2022123戮諷另銀鍵估了竣膛昭檀兼謀洱驗滅梳若墮哀癬涯藏看逢全芥愿笆脊黍從電力拖動自動控制系統(tǒng)6電力拖動自動控制系統(tǒng)6第123頁，共187頁。轉矩閉環(huán)控制在轉速調節(jié)器和電流轉矩分量調節(jié)器間增設了