異步電機(jī)矢量控制-文庫吧
2025-06-22 14:00 本頁面
【正文】 風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能傳動(dòng)，一般工業(yè)機(jī)械傳動(dòng)，變頻器的效率，容量利用率，諧波就顯得更為重要，在這些應(yīng)用場(chǎng)合VC顯然要優(yōu)于DTC。 本課題的主要內(nèi)容在異步電機(jī)的高性能控制方法中，保證矢量控制方法有效性的一個(gè)重要條件是對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確測(cè)量，卻不希望安裝轉(zhuǎn)速傳感器，所以無速度傳感器的矢量控制方法引起廣泛的關(guān)注。由于控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和算法日益復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)CPU的運(yùn)算能力的要求也越來越高，電機(jī)控制專用的DSP既有強(qiáng)大運(yùn)算能力，又有完備外圍控制電路，所以在電機(jī)控制中得到了普遍應(yīng)用。本文所做的主要工作作包括：(1)介紹本課題的選題背景，發(fā)展現(xiàn)狀和研究意義。(2)詳細(xì)分析了異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。(3)設(shè)計(jì)了異步電動(dòng)機(jī)直接矢量控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步分析了各個(gè)結(jié)構(gòu)部分的原理，對(duì)各個(gè)子模塊的構(gòu)建進(jìn)行了詳細(xì)敘述。(4)利用MATLAB/simulink進(jìn)行仿真并分析結(jié)果。2 矢量控制的基本原理矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量(勵(lì)磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以腔制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式為矢量控制方式。 坐標(biāo)變換的基本思路坐標(biāo)變換的目的是將交流電動(dòng)機(jī)的物理模型變換成類似直流電動(dòng)機(jī)的模式，這樣變換后，分析和控制交流電動(dòng)機(jī)就可以大大簡(jiǎn)化。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、通過三相——兩相變換可以等效成兩相靜止坐標(biāo)系上的交流電流和，再通過同步旋轉(zhuǎn)變換，可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的直流電流和。如果觀察者站到鐵心上與坐標(biāo)系一起旋轉(zhuǎn)，他所看到的就好像是一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)。把上述等效關(guān)系用結(jié)構(gòu)圖的形式畫出來，輸人為A，B，C三相電壓，輸出為轉(zhuǎn)速，是一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)。從結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部看，經(jīng)過3／2變換和按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)變換，便得到一臺(tái)由和輸入，由輸出的直流電動(dòng)機(jī)。 異步電動(dòng)機(jī)的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖 矢量控制坐標(biāo)變換。圖中的A，B，C坐標(biāo)軸分別代表電機(jī)參量分解的三相坐標(biāo)系。而,則表示電機(jī)參量分解的靜止兩相坐標(biāo)系。每一個(gè)坐標(biāo)軸上的磁動(dòng)勢(shì)分量，可以通過在此坐標(biāo)軸的電流i與電機(jī)在此軸上的匝數(shù)N的乘積來表示。 坐標(biāo)變換圖假定A軸與a軸重合，三相坐標(biāo)系上電機(jī)每相繞組有效匝數(shù)是，兩相坐標(biāo)系上電機(jī)繞組每相有效匝數(shù)為，在三相定子繞組中，通入正弦電流，則磁動(dòng)勢(shì)波形為正弦分布，因此，當(dāng)三相總安匝數(shù)與兩相總安匝數(shù)相等時(shí)，兩相繞組瞬時(shí)安匝數(shù)在軸上投影應(yīng)該相等。因此有式（11）和（12）。 （11） (12) 為了保持坐標(biāo)變換前后的總功率，即應(yīng)該保持變換前后有效繞組在氣隙中的磁通相等 （13） 設(shè)三相繞組磁通公式： （14） 兩相繞組磁通公式： (15)上面兩式K為固定比例參數(shù)，通過增入一個(gè)分量，我們可以寫成矩陣形式為： (16) 將上兩式寫成矩陣形式并對(duì)其規(guī)格化得到下面方程： (17) 從上式解得，三相到兩相的匝數(shù)比應(yīng)該為： (18) 因此，可以得到下面的矩陣形式： (19) 當(dāng)電機(jī)使用星型接法時(shí)，有等式： (110) 則上面的變換矩陣可以寫成下面的形式： (111) 同時(shí)，我們可以得到從兩相到三相的變換矩陣，即為上面矩陣的逆變換： （112）從原理上分析，上面的變換公式具有普遍性，同樣可以應(yīng)用于電壓或者其他參量的變換中。從三相坐標(biāo)到兩相坐標(biāo)的變換，通常只是簡(jiǎn)化電機(jī)模型的第一步，為了滿足不同參考坐標(biāo)系的各個(gè)參量分量的分析，需要找出不同參考運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的變換方程，下面推導(dǎo)從靜止坐標(biāo)系到運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系的變換公
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