電動機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制機電控制工程高鐘毓課件

12六月20231機電控制工程第三章電動機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制12六月20232概述內(nèi)容旋轉(zhuǎn)電動機基本原理直流電動機的原理及控制直流無刷電動機的控制永磁同步電動機的控制交流感應(yīng)電動機的控制12六月20233第一節(jié)旋轉(zhuǎn)電動機基本原理電磁場耦合模型電系統(tǒng)uri耦合電磁場eTem機械系統(tǒng)xωTd12六月20234電系統(tǒng)uri耦合電磁場eTem機械系統(tǒng)xωTd四端模型：電端點對選（i，ψ）機械端點對選（Tm，θ）獨立變量對：（1）（ψ

，θ

）（2）（i，θ）Wm磁場能量W’m磁場同等能量12六月20235eiNi磁動勢→H磁場強度→B（μH）磁通密度→

Φ（SB）磁通→

Ψ（ΦN）磁鏈12六月20236ei12六月20237e1i1e2i2磁場能量12六月20238e1i1e2i2i1≠0，互感項12六月20239為使Tm

≠0，必須使上式中至少一個L或M對θ的導(dǎo)數(shù)≠0因此有兩類電動機：（1）L固定，M可變——固定磁阻電動機（至少兩個回路）（2）M固定，L可變——變磁阻電動機（一個回路即可）12六月202310u1u1u固定磁阻電動機變磁阻電動機12六月202311互感電動勢自感電動勢速度電動勢（反電動勢）12六月202312能量守恒方程旋轉(zhuǎn)一周后狀態(tài)復(fù)原12六月202313轉(zhuǎn)矩與電壓平衡方程12六月202314第二節(jié)直流電動機原理和特性工作原理?12六月20231512六月202316線圈多到一定程度時12六月202317線圈多到一定程度時12六月202318轉(zhuǎn)矩平衡方程電壓平衡方程12六月202319靜態(tài)特性12六月202320TmωTb1ω01ua1Tb2ω02ua2Tb3ω03ua3uaωTd＝0Td1ua1Td2ua212六月202321動態(tài)特性12六月20232212六月20232312六月20232412六月202325第三節(jié)直流電動機驅(qū)動電路自學(xué)12六月202326第四節(jié)直流電動機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制直流電動機轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)矩）控制的一般形式12六月202327電流環(huán)設(shè)并令12六月20232812六月202329則12六月202330只和J有關(guān)，與Ta和Ke無關(guān)12六月20233112六月202332作用加快電流建立速度，提高頻響；直接控制動態(tài)力矩；保護作用，避免過電流；12六月202333速度環(huán)12六月20233412六月202335第五節(jié)無刷直流電動機有刷直流電動機的缺點換向器火花電磁噪音易燃、易爆換向器壽命易磨損易積碳換向器加工工藝復(fù)雜、成本高轉(zhuǎn)子散熱不良12六月202336工作原理12六月20233712六月20233812六月202339θθθ12六月20234012六月2023412極無刷電機4極無刷電機12六月20234212六月20234312六月20234412六月202345數(shù)學(xué)模型12六月20234612六月202347無刷直流電動機的轉(zhuǎn)速控制MG給定速度速度控制器電流控制器功放電流反饋速度反饋速度環(huán)電流環(huán)控制邏輯PS12六月202348第六節(jié)永磁同步電動機矢量控制工作原理12六月20234912六月20235012六月202351數(shù)學(xué)模型三相→

正交兩相dq變換12六月20235212六月20235312六月20235412六月202355矢量控制PIDPIDPWM逆變器MSPS12六月202356第七節(jié)交流感應(yīng)電動機原理與結(jié)構(gòu)12六月20235712六月20235812六月202359等效電路等效為旋轉(zhuǎn)的變壓器轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流折合到定子轉(zhuǎn)差率12六月20236012六月202361電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)熱作功12六月202362力矩為S的函數(shù)，且非線性12六月202363機械特性堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩12六月20236412六月202365第八節(jié)交流感應(yīng)電動機變頻調(diào)速恒壓頻比調(diào)速（VVVF）12六月20236612六月202367轉(zhuǎn)差頻率控制條件：穩(wěn)定運行時，S很?。s0.02~0.05），則可認為SX’2<<R

’2，則有12六月20236812六月202369條件：Φ不變→Im不變12六月202370轉(zhuǎn)速控制器電流控制器逆變器電流反饋I1*I1ΔωIMTGωω112六月202371第九節(jié)交流感應(yīng)電動機矢量控制數(shù)學(xué)模型12六月202372dq變換12六月2023731.轉(zhuǎn)子電壓平衡方程其中直軸分量交軸分量12六月2023742.轉(zhuǎn)子磁鏈方程直軸分量交軸分量勵磁電流轉(zhuǎn)子磁鏈角速度帶入電壓平衡方程可得12六月20237