電力拖動技術(shù)chppt課件(已修改)
2025-01-27 04:04 本頁面
【正文】 第 10章 同步電動機(jī)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng) 同步電動機(jī)矢量控制思想的引入 機(jī)、電、磁三種物理量相互關(guān)聯(lián)的，以電磁場作為耦合場的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置。l從機(jī)的角度去看 l從電的角度去看 l從磁的角度去看 同步電動機(jī)及異步電動機(jī)的 氣隙磁場在空間分布是接近正弦 的，其產(chǎn)生有效轉(zhuǎn)矩的 工作磁場是磁場的基波分量 ，這就使同步電動機(jī)及異步電動機(jī)分析及運(yùn)算中對磁場 可以采用空間矢量 的方法來分析及運(yùn)算，對電壓、電流等可以采用時(shí)間相量的方法來分析及運(yùn)算，這個條件也為這類電機(jī)采用矢量控制奠定了基礎(chǔ)。 對于交流電機(jī)來說，氣隙磁勢沿氣隙周長方向呈正弦分布，因此可以用 空間磁勢矢量 來表示，這就是電機(jī)矢量的概念 。? 自控式變頻的同步電動機(jī)與他控式變頻系統(tǒng)相比較具有不會失步等明顯的優(yōu)點(diǎn)。 因此，根據(jù)定子磁勢的位置是由轉(zhuǎn)子位置所決定的特點(diǎn)，使其與轉(zhuǎn)子的磁極軸線（或氣隙磁場軸線）保持一個 的恒定值，即使 與 垂直或使 與垂直，則定子磁勢的旋轉(zhuǎn)速度（也即變頻器的輸出頻率）是跟隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度的變化而變化。這就是同步電動機(jī)的 磁場定向控制 或通常所說的 “矢量控制 ”。3. 自控式變頻的優(yōu)缺點(diǎn)4. 矢量控制思想的引入 若能使電機(jī)定、轉(zhuǎn)子磁勢的夾角在任何時(shí)候都保持同一個值，那么只要定子電流恒定，其力矩也就不再脈動?？刂菩Ч麑⒏谩? 六拍型供電的變頻電路使電機(jī)定子磁勢只有 6個空間位置狀態(tài)，定子旋轉(zhuǎn)磁勢是一個步進(jìn)式的旋轉(zhuǎn)磁勢，每一個定子磁勢要對應(yīng)于轉(zhuǎn)子 60176。 電角度的位置區(qū)域，可知，力矩的脈動也就不可避免 。1. 坐標(biāo)變換的基本思路 l 直流電機(jī)的物理模型 直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型比較簡單，先分析一下直流電機(jī)的磁鏈關(guān)系。下圖中繪出了二極直流電機(jī)的物理模型，圖中 F為勵磁繞組， A 為電樞繞組， C 為補(bǔ)償繞組。 F 和 C 都在定子上，只有 A 是在轉(zhuǎn)子上。 把 F 的軸線稱作直軸或 d 軸（ direct axis），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（ quadrature axis）?！⊥诫妱訖C(jī)的坐標(biāo)變換 二極直流電機(jī)的物理模型dq?FACifiaic勵磁繞組電樞繞組補(bǔ)償繞組 雖然電樞本身是旋轉(zhuǎn)的，但其繞組通過換向器電刷接到端接板上，電刷將閉合的電樞繞組分成兩條支路。當(dāng)一條支路中的導(dǎo)線經(jīng)過正電刷歸入另一條支路中時(shí)，在負(fù)電刷下又有一根導(dǎo)線補(bǔ)回來。 這樣，電刷兩側(cè)每條支路中導(dǎo)線的電流方向總是相同的，因此，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(shí)際上是旋轉(zhuǎn)的，會切割 d 軸的磁通而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動勢，這又和真正靜止的繞組不同，通常把這種等效的靜止繞組稱作 “偽靜止繞組 ”（ pseudo stationary coils）。分析結(jié)果 電樞磁動勢的作用可以用補(bǔ)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 直流電機(jī)的主磁通基本上唯一地由勵磁繞組的勵磁電流決定 ，這是直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及其控制系統(tǒng)比較簡單的根本原因。l 交流電機(jī)的物理模型 如果能將交流電機(jī)的物理模型（見下圖）等效地變換成類似直流電機(jī)的模式，分析和控制就可以大大簡化。坐標(biāo)變換正是按照這條思路進(jìn)行的。 在這里，不同電機(jī)模型彼此 等效的原則 是： 在不同坐標(biāo)下所產(chǎn)生的磁動勢完全一致 。 交流電機(jī)三相對稱的靜止繞組 A 、 B 、 C ，通以三相平衡的正弦電流時(shí)，所產(chǎn)生的合成磁動勢是旋轉(zhuǎn)磁動勢 F，它在空間呈正弦分布，以同步轉(zhuǎn)速 ?1 （即電流的角頻率）順著 ABC 的相序旋轉(zhuǎn)。這樣的物理模型繪于下圖 a中。（ 1）交流電機(jī)繞組的等效物理模型ABCABCiAiBiCFω1a）三相交流繞組l 旋轉(zhuǎn)磁動勢的產(chǎn)生 然而，旋轉(zhuǎn)磁動勢并不一定非要三相不可，除單相以外，二相、三相、四相、 …… 等任意對稱的多相繞組，通以平衡的多相電流，都能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢，當(dāng)然以兩相最為簡單 。??F? i??i?ω1b）兩相交流繞組 等效的兩相交流電機(jī)繞組 圖 b中繪出了兩相靜止繞組 ? 和 ? ，它們在空間互差 90176。，通以時(shí)間上互差 90176。的兩相平衡交流電流，也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢 F 。 當(dāng)圖 a和 b的兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢大小和
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