轉(zhuǎn)差頻率控制的異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真--課程設(shè)計-文庫吧
2025-05-18 09:19 本頁面
【正文】 辨識，并根據(jù)辨識結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)，從而對普通的異步電動機(jī)進(jìn)行有效的矢量控制。 以異步電動機(jī)的矢量控制為例： 它首先通過電機(jī)的等效電路來得出一些磁鏈方程，包 括定子磁鏈，氣隙磁鏈，轉(zhuǎn)子磁鏈，其中氣息磁鏈?zhǔn)沁B接定子和轉(zhuǎn)子的 。 一般的 感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流不易測量，所以通過氣息來中轉(zhuǎn)，把它變成定子電流 。 然后，有一些 坐標(biāo)變換， 首先通過３ /２變換，變成靜止的 dq坐標(biāo)， 然后通過前面的磁鏈方程產(chǎn)生的單位矢量來得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的 類似于直流機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流分量和磁場電流分量 ，這樣就實現(xiàn)了解耦控制，加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度 。 最后再經(jīng)過２ /３變換，產(chǎn)生三相交流電去控制電機(jī)，這樣就獲得了良好的性能 。 矢量控制（ VC）方式 : 矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流 Ia、Ib、 Ic、通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流 Ia1 和 Ib1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 Im It1（ Im1 相當(dāng)于直流電動機(jī)的勵磁電流； It1 相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動機(jī)的控制方法，求得直流電動機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反武漢理工大學(xué)《運動控制》課程設(shè)計說明書 3 變換，實現(xiàn)對異步電動機(jī)的控制。其實質(zhì)是將交流電動機(jī)等效為直流電動機(jī)，分別對速度，磁場兩個分量進(jìn)行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。 綜合以上：矢量控制無非就四個知識： 等效電路、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程、坐標(biāo)變換 （包括靜止和旋轉(zhuǎn)） 。 矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應(yīng)用中， 由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，系統(tǒng)特性受電動機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。 2 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本原理 調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能主要取決于其對轉(zhuǎn)矩控制能力。由于直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流成正比關(guān)系，控制電流即可控制轉(zhuǎn)矩控制，較易實現(xiàn)，而交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制比真流電動機(jī)要復(fù)雜。轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的目標(biāo)就是將交流電動機(jī)復(fù)雜的轉(zhuǎn)矩控制模型轉(zhuǎn)化為類似直流電動機(jī)的簡單轉(zhuǎn)矩控制模型。 從原理上說，矢量控制方式的特征是：它把交流電動機(jī)解析成與直流電動機(jī)一 樣，具有轉(zhuǎn)矩發(fā)生機(jī)構(gòu)，按照磁場和其正交的電流的積就是轉(zhuǎn)矩這一最基本的原理，從理論上將電動機(jī)的一次電流分離成建立磁場的勵磁分量和與磁場正交的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩分量，然后分別進(jìn)行控制。 控制原理敘述 轉(zhuǎn)差頻率控制 控制思想就是從根本上改造交流電動機(jī)，改變其產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的規(guī)律，設(shè)法在普通的三相交流電動機(jī)上模擬直流電動機(jī)控制轉(zhuǎn)矩的規(guī)律。 異步電動機(jī)的基本方程式為 ： MLLi rm rr ??1 （ 1） trr ms iTL 1??? （ 2） rmrm L PTi ??? 11 （ 3） 武漢理工大學(xué)《運動控制》課程設(shè)計說明書 4 rrrmpe iLLnT ?? 11 （ 4） 式中： ri1 、 mi1 分別為轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量； mL 、 rL 分別為定、轉(zhuǎn)子電感； r? 為轉(zhuǎn)子總磁鏈； s? 為轉(zhuǎn)差角頻率； rT 為轉(zhuǎn)子時間常數(shù)； eT 為電磁轉(zhuǎn)矩； pn 為異步電動機(jī)的磁極對數(shù)； P為微分算子； mL1 為定子繞組漏感。 任何電氣傳動控制系統(tǒng)均服從以下基本運動方程： dtdnJTT pLe ??? （ 5） 式中 LT 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩， J 為電動機(jī)轉(zhuǎn)子和系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量。 由式（ 5）可知，要提高系統(tǒng)的動態(tài)特性，主要是控制轉(zhuǎn)速的變化率 dtd? 。顯然，通過控制 eT 就能控制 dtd? ，因此調(diào)速的動態(tài)特性取決于其對 eT 的控制能力。 電動機(jī)穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)差率 s很小，因此 s? 也很小，轉(zhuǎn)矩的近似表達(dá)式為： 39。22 RKT smme ??? （ 6） 式中： mK 為電動機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)， m? 為氣隙磁通， 39。2R 為折算到定子邊的轉(zhuǎn)子電阻。 只要能夠保持 m? 不變，異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速就與 s? 近似成正比，即控制 s? 就能控制 eT ，也就能控制 dtd? ，與直流電動機(jī)通過控制電流即可控制轉(zhuǎn)矩類似。 控制轉(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。 把轉(zhuǎn)矩特性 （即機(jī)械特性）： )( se fT ?? 畫在下圖中： 圖 21 按恒 Φ m值控制的 Te=f (?s ) 特性 武漢理工大學(xué)《運動控制》課程設(shè)計說明書 5 可以看出： 在 ?s 較小的穩(wěn)態(tài)運行段上，轉(zhuǎn)矩 Te基本上與 ?s 成正比， 當(dāng) Te 達(dá)到其最大值 Temax 時， ?s 達(dá)到 ?smax值。 由相關(guān)公式可以得到： 39。r39。rmaxs lLR?? （ 7） 39。 r2mmmaxe 2 lLΦKT ? （ 8） 在轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)中，只要給 ?s 限幅，使其限幅值為 ： rrm ax
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