【正文】 子電流進行解藕， 不需要復雜的矢量變換計算，控制結(jié)構(gòu)簡單，目前也是矢量控制研究的一個重要分支。同時各國學者也致力于無速度傳感器控制系統(tǒng)的研究，利用定子電流、電壓等容易檢測的物理量對電機的速度進行在線估計以取代速度傳感器。從而進一步拓展變頻器的適用范圍。無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)必須保證速度估算的實時性，以滿足實時控制的要求。 總的來說，由于電力電子器件的飛速發(fā)展，各種價格便宜，性能優(yōu)越的微處理器芯片的不斷涌現(xiàn)如 :適合運動控制的 16位高檔單片機以及德州儀器的TMS240X 系列 DSP 芯片，促進了交流調(diào)速系統(tǒng)從模擬控制系統(tǒng)向 數(shù)字控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。運算速度的提高以及各種針對運動控制的片內(nèi)資源的豐富性使得以前看來無法實現(xiàn)的復雜的控制算法變得簡單起來，各種控制用微處理器的運算速度的提 高，片內(nèi)資源的日益豐富，集成度的提高無一不促進交流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字化?？梢哉f數(shù)字化將成為控制技術(shù)的發(fā)展方向。 本文的意義及主要工作 異步電機矢量變換控制系統(tǒng)和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)都是目前已經(jīng)獲得實際應(yīng)用的高性能異步電機調(diào)速系統(tǒng)。這兩種方案作為高性能的調(diào)速系統(tǒng)，都能實現(xiàn)較高的靜、動態(tài)性能，但兩種系統(tǒng)的具體控制方法不一樣，因而具有不同的特色和課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 優(yōu)缺點，除了 普遍適用于高性能調(diào)速以外，又各有所側(cè)重的應(yīng)用領(lǐng)域。針對目前變頻器技術(shù)的兩種技術(shù)”矢量控制”及”直接轉(zhuǎn)矩控制’，上海大學的陳伯時教授在，交流變頻傳動控制的發(fā)展”的報告中，就兩種控制原理進行了深入的對比，得出了技術(shù)本身并無本質(zhì)差別、各有優(yōu)缺點的結(jié)論。對比直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，矢量變換控制系統(tǒng)有可連續(xù)控制、調(diào)速范圍寬等顯著優(yōu)點，且多年來在簡化矢量變換控制系統(tǒng)方面亦己獲滿意的結(jié)果，為此矢量變換控制系統(tǒng)仍不失為現(xiàn)代交流調(diào)速的重要方向之一。 在現(xiàn)代計算機應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展下，電力傳動自動控制系統(tǒng)的設(shè)計也受益于計算機仿真技 術(shù)的成熟應(yīng)用。通過建立計算機仿真模型，在人為的模擬環(huán)境下通過計算機的仿真運行，就可以模擬替代真實電機在工作現(xiàn)場的運行實驗條件，并得到可靠的數(shù)據(jù)，節(jié)約了研究時間和費用。計算機仿真帶來的另一個優(yōu)點是在系統(tǒng)設(shè)計之初進行仿真，可以預測系統(tǒng)行為特性并可通過計算機來不斷修改系統(tǒng)參數(shù)直到獲得理想的系統(tǒng)特性。這樣就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。 本文的主要工作： （ 1）較為詳細地分析異步電機磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)基本原理與系統(tǒng)組成。 （ 2）構(gòu)建異步電動機磁鏈閉環(huán)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)各模塊的仿真模型。 二、 異步電動機矢量 控制系統(tǒng) 矢量控制系統(tǒng)原理 既然異步電動機經(jīng)過坐標變換可以等效成直流電動機，那么，模仿直流電動機的控制策略，得到直流電動機的控制量，再經(jīng)過相應(yīng)的坐標反變換，就能夠控制異步電動機了。由于進行坐標變換的是電流 (代表磁動勢 )的空間矢量，所以這樣通過坐標變換實現(xiàn)的控制系統(tǒng)就稱為矢量控制系統(tǒng)，簡稱 VC系統(tǒng)。 VC系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)如圖 所示。圖中的給定和反饋信號經(jīng)過類似于直流調(diào)速系統(tǒng)所用的控制器，產(chǎn)生勵磁電流的給定信號 *mi 和電樞電流的給定信號 *ti ，經(jīng)過反旋轉(zhuǎn)變換1?VR 一得到 *?i 和 *?i ，再經(jīng)過 2／ 3變換得到 *Ai 、 *Bi 和 *Ci 。把這三個電流控制信號和由控制器得到的頻率信號 1? 加到電流控制的變頻器上，所輸出的是異步電動機調(diào)速所需的三相變頻電流。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 ?i?i tiAi mi*Bi Ci ?1?異 步 電 動 機3 / 2 V R等 效 直流 電 動機 模 型電 流 控 制變 頻 器2 / 3控制器1?VR反 饋 信 號~B*AiC*?i*?i*ti*mi ? ?+給 定 信 號 圖 矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 在設(shè)計 VC 系統(tǒng)時，如果忽略變頻器可能產(chǎn)生的滯后，并認為在控制器后面的反旋轉(zhuǎn)變換器 1?VR 與電機內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變換環(huán)節(jié) VR 相抵消， 2／ 3變換器與電機內(nèi)部的 3／ 2變換環(huán)節(jié)相抵消，則圖 ，剩下的就是直流調(diào)速系統(tǒng)了?？梢韵胂?，這樣的矢量控制交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在靜、動態(tài)性能上完全能夠與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。 坐標變換的基本思路 坐標變換的目的是將交流電動機的 物理模型變換成類似直流電動機的模式，這樣變換后，分析和控制交流電動機就可以大大簡化。以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動勢為準則，在三相坐標系上的定子交流電流 Ai 、 Bi 、 Ci ，通過三相 —— 兩相變換可以等效成兩相靜止坐標系上的交流電流 ?i 和 ?i ，再通過同步旋轉(zhuǎn)變換，可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系上的直流電流 di 和 qi 。如果觀察者站到鐵心上與坐標系一起旋轉(zhuǎn)，他所看到的就好像是一臺直流電動機。 把上述等效關(guān)系用結(jié)構(gòu)圖的形式畫出來，得到圖 。從整體上看，輸人為A， B， C 三相電壓，輸出為轉(zhuǎn)速 ? ，是一臺異步電動機。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，便得到一臺由 mi 和 ti 輸入，由 ? 輸出的直流電動機。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 3 / 2 V R等 效 直 流電 動 機 模 型?i?i tiAi miBiCi? ?ABC異 步 電 動 機 圖 異步電動機的坐標變換結(jié)構(gòu)圖 坐標變換 （ 1）三相 —— 兩相坐標系變換（ 3/2 變換） 圖 。圖中的 A， B， C 坐標軸分別代表電機參量分解的三相坐標系。而 ? ,? 則表示電機參量分解的靜止兩相坐標系。 每一個坐標軸上的磁動勢分量，可以通過在此坐標軸的電流 i與電機在此軸上的匝數(shù) N 的乘積來表示。 圖 坐標變換圖 假定 A軸與 a 軸重合，三相坐標系上電機每相繞組有效匝數(shù)是 3N ，兩相坐標系上電機繞組每相有效匝數(shù)為 2N ，在三相定子繞組中，通入正弦電流，則磁動勢波形為正弦分布，因此，當三相總安匝數(shù)與兩相總安匝數(shù)相等時，兩相繞組瞬時安匝數(shù)在 ??, 軸上投影應(yīng)該相等。因此有式（ 21）和（ 22）。 )2121(60c os60c os3030332 iiiiiii CBACBA NNNNN ??????? （ 21） 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 )(2 360s i n60s i n303032 iiiii CBCB NNNN ????? (22) 為了保持坐標變換前后的總功率，即應(yīng)該保持變換前后有效繞組在氣隙中的磁通相等 23 BB? （ 23） 設(shè)三相繞組磁通公式： )]2/32/3(s i n)2/12/1([c o s33 CBCBA iiiiiKNB ????? ?? （ 24） 兩相繞組磁通公式： )s in( c o s22 ?? ?? ??? iiKNB (25) 上面兩式 K為固定比例參數(shù)，通過增入一個分量，我們可以寫成矩陣形式為： ?????????????????????????? ?????????????CBAiiixxxNNiii2323021211230?? (26) 將上兩式寫成矩陣形式并對其規(guī)格化得到下面方程： ? ? 12121122223 ????????? ?????? ???????? ?????????? NN (27) 從上式解得，三相到兩相的匝數(shù)比應(yīng)該為： 3223 ?NN (28) 因此，可以得到下面的矩陣形式：