【正文】 )具有許多優(yōu)點(diǎn) :結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價(jià)格便宜、堅(jiān)固耐用、轉(zhuǎn)動慣量小、運(yùn)行可靠、少維修、使用環(huán)境及結(jié)構(gòu)發(fā)展不受限制等優(yōu)點(diǎn)。 (3)機(jī)械式換向器帶來的另外一個(gè)麻煩就是必須經(jīng)常檢修和維護(hù)，因?yàn)殡娝⒁仨毝ㄆ诟鼡Q。 但是，由于直流電動機(jī)本身結(jié)構(gòu)上存在機(jī)械式換向器和電刷這一致命弱點(diǎn)，這就給直流調(diào)速系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用帶來了一系列的限制，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 : (1)機(jī)械式換向器表面線速度及換向電流、電壓有一定的限值，這極大的限制了單臺電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和運(yùn)行功率。直流調(diào)速系統(tǒng)是以直流電動機(jī)作為控制對象的電力傳動自控系統(tǒng)。本文針對異步電動機(jī)磁鏈閉環(huán)矢量控制進(jìn)行研究和探索。通過空間矢量的坐標(biāo)變換，對系統(tǒng)進(jìn)行建模，其中包括直流電源、逆變器、電動機(jī)、轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型、 ASR、 ATR、 AΨ R 等模塊。 直流調(diào)速系統(tǒng)可以在額定轉(zhuǎn)速以下通過保持勵(lì)磁電流改變電樞電壓的方法實(shí) 現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 。而且，大功率的電機(jī)制造技術(shù)難，成本高。這樣導(dǎo)致直流調(diào)速系統(tǒng)的維護(hù)工作量大，運(yùn)行成本高，同時(shí)由于定期的停機(jī)檢修也造成了生產(chǎn)效率的下降。 交流調(diào)速系統(tǒng)由于采用了無換向器的交流電動機(jī)作為調(diào)速傳動設(shè)備，突破了直流電動機(jī)所帶來的種種限制，可以滿足生產(chǎn)生活的各種需求，具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＦ渲性S多的機(jī)械對調(diào)速有要求，如城市無軌電車，鐵路牽引機(jī)車，電梯、機(jī)床、造紙機(jī)械、紡織機(jī)械等等，為了滿足運(yùn)行、生產(chǎn)工藝的要求需要調(diào)速 。同時(shí)直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng)相比無論從理論土還是實(shí)踐上都十分成熟。但是直流電動機(jī)本身具有機(jī)械接觸式換向器，這使得直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用帶來一些問題。 （ 2)由于換向器的換向問題的存在，對調(diào)速系統(tǒng)容量和最高速度有限制。而交流電動機(jī)，特別是鼠籠型交流異步電動機(jī)，由于它結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格低廉，體積小 (與同容量的直流電機(jī)相比 )，并且堅(jiān)固耐用，轉(zhuǎn)動慣量小，運(yùn)行可靠，維護(hù)簡單，可用于惡劣場合等優(yōu)點(diǎn)，在各種場合得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于進(jìn)展不大，在 20世紀(jì)的大部分時(shí)間直流調(diào)速仍占據(jù)統(tǒng)治地位。直接轉(zhuǎn)矩控制 (DTC)是 80年代中期提出的又一轉(zhuǎn)矩控制方法，它的設(shè)計(jì)思路是把電機(jī)和變頻器作為一個(gè)整體去控制，采用空間電壓矢量分析方法在定子坐標(biāo)系進(jìn)行磁通和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算，通過磁通跟蹤型 PWM逆變器的開關(guān)狀態(tài)直接控制轉(zhuǎn)矩。無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)必須保證速度估算的實(shí)時(shí)性，以滿足實(shí)時(shí)控制的要求。 本文的意義及主要工作 異步電機(jī)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(shí)際應(yīng)用的高性能異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。 在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)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(jì)也受益于計(jì)算機(jī)仿真技 術(shù)的成熟應(yīng)用。 本文的主要工作： （ 1）較為詳細(xì)地分析異步電機(jī)磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)基本原理與系統(tǒng)組成。 VC系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)如圖 所示?？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。 把上述等效關(guān)系用結(jié)構(gòu)圖的形式畫出來，得到圖 。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。因此有式（ 21）和（ 22）。如圖 表示了從兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 dq 的電機(jī)相電流變換。當(dāng)合成磁動勢在空間旋轉(zhuǎn)，分量的大小保持不變，相當(dāng)于在 dq 坐標(biāo)軸上繞組的電流是直流。同理，對于任何電參數(shù)，都可以通過等效變換，將其變換在空間任意角度的坐標(biāo)系上。不同的坐標(biāo)等效導(dǎo)致了不同的坐標(biāo)系和不同的控制方法。 轉(zhuǎn)子磁鏈的直接檢測比較困難，現(xiàn)在實(shí)用的系統(tǒng)中多采用按模型計(jì)算的方法，即利用容易測得的電壓、電流或轉(zhuǎn)速等信號，借助于轉(zhuǎn)子磁鏈模型，實(shí)時(shí)計(jì)算磁鏈的幅值與空間位置。 ?si ??r ?cos ? r? ?si ?sin 圖 在 ?? 坐標(biāo)系上計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈的電流模型 2） 計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈的電壓模型 根據(jù)電壓方程中感應(yīng)電動勢等于磁鏈變化率的關(guān)系，取電動勢的積分就可以 Lm 11?sTr ? rT ? ? 22 ?? ?? rr ? Lm 11?sTr ? 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 得到磁鏈，這樣的模型叫做電壓模型。和電流模型相比，電壓模型受電動機(jī)參數(shù)變化的影響較小，而且算法簡單，便于應(yīng)用。 三、異步電動機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型 各模塊的仿真模型 （ 1） 2s/2r 變換和 2s/2r 逆變換的仿真模型 由坐標(biāo)變換的原理建立 3s/2r 變換和 3r/2s 變換的仿真模型，如圖 ，圖 所示。在圖中，主電路采用了電流滯環(huán)控制型逆變器。 圖 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)電氣原理圖 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)仿真模型如圖 16 所示。 四、異步電動機(jī)矢量控系統(tǒng)的仿真及結(jié)果分析 各模塊參數(shù)設(shè)置 在完成模型建立后，根據(jù)得到的各波形圖的顯示，經(jīng)過反復(fù)的對各個(gè)模塊參數(shù)調(diào)試和更改，得到以下個(gè)模塊的相對標(biāo)準(zhǔn)的 參數(shù)。帶磁鏈調(diào)節(jié)器后，在起動階段，磁場得建立過程比較平滑，磁鏈呈螺旋增加，同時(shí)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩也不斷上升，整個(gè)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)快，穩(wěn)態(tài)精度高。 五、總結(jié) 本課題詳細(xì)介紹了異步電動機(jī)矢量控制系統(tǒng)的原理，利用 MATLAB 語言中的 SIMULINK 模塊和電力系統(tǒng)模塊庫 (Power System Blockset)建立了異步電動機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型。 參考文獻(xiàn) [1] 陳伯時(shí) . 電力拖動自動控制系統(tǒng) 運(yùn)動控制系統(tǒng)（第三版） .機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [2] 洪乃剛 電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [3] 顧繩谷 .電機(jī)及拖動基礎(chǔ)上 （第四版） .機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. 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