【正文】 電機(jī)在此軸上的匝數(shù) N 的乘積 來(lái)表示 。為此，首先推導(dǎo)出簡(jiǎn)化電機(jī)模型的等效變換的變換矩陣。 nP 為極對(duì)數(shù)。設(shè)定子繞組之間互感的最大值為 mL ， 則定子繞組每相自感為 AAL = BBL = CCL = mL + jL （ 28） 轉(zhuǎn)子繞組每相負(fù)載 為 AAL = BBL = CCL = mL + jL （ 29） 定子繞組兩相之間的互感為 12A B A C B A B C C A C B mL L L L L L L? ? ? ? ? ? ? （ 210） 轉(zhuǎn)子繞組兩相之間的互感為 12A B A C B A B C C A C B mL L L L L L L? ? ? ? ? ? ? （ 211） 定子和轉(zhuǎn)子之間的互感，可以表示為下列公式 : c osA a B b C c aA bB c C mL L L L L L L ?? ? ? ? ? ? （ 212） 0c o s( 1 2 0 )A b B b Ca aB bC c A mL L L L L L L ?? ? ? ? ? ? ? （ 213） 0c o s( 1 2 0 )A c B a Cb c A aB bC mL L L L L L L ?? ? ? ? ? ? ? （ 214） 將上面的各等式代入磁鏈方程，用向量表示為 : Li?? （ 215） 將上面的磁鏈表達(dá)式代入感應(yīng)電機(jī)定轉(zhuǎn)子電壓方程，用向量形式表示為： ? ? d i d LV R i p Li R i L id t d t? ? ? ? ? （ 216） 式中 V 為電壓向量 ? ?, , , , , Tsa sb sc ra rb rcV V V V V V i 為電流向量 ? ?, , , , , Tsa sb sc ra rb rci i i i i i R 為電阻參數(shù) diag? ?, , , , , Ts s s r r rR R R R R R 上面的方程就是異步電機(jī)的電壓模型，它是一個(gè)高階，非線性，強(qiáng)禍合的多變量系統(tǒng)。 電機(jī)每相定子電壓表達(dá)式 sa sa s saV i R p? ? ? (21) sb sb s sbV i R p? ? ? (22) sc sc s scV i R p? ? ? (23) 轉(zhuǎn)子電壓 ra ra r raV i R p? ? ? (24) rb rb r rbV i R p? ? ? (25) rc rc r rcV i R p? ? ? (26) 方程中， saV sbV scV 分別定子三相電壓， raV rbV rcV 分別表示轉(zhuǎn)子三相 電壓， sai sbi sci 表示定子三相電流， rai rbi rci 表示轉(zhuǎn)子三相電流， sa? sb? sc? 為定子 三相磁鏈值， ra? rb? rc? 為轉(zhuǎn)子三相磁鏈值， P 表示為微分算子。三相坐標(biāo)系 abc是旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 系，轉(zhuǎn)子繞組建立在此坐標(biāo)系上。為了分析方便，需要在各個(gè)坐標(biāo)系中進(jìn)行等效變換，本章隨后將對(duì)一般常用的等效變化做一個(gè)詳細(xì)的分析。 第 五 章為本文結(jié)論。 第二章為電機(jī)模型，介紹了異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型以及為簡(jiǎn)化模型的各個(gè)坐標(biāo)變換理和公式實(shí)現(xiàn)。 從以上幾種電機(jī)控制方案來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)差率的矢量控制只考慮了轉(zhuǎn)子磁通的穩(wěn)態(tài)方動(dòng)態(tài)效果太差，不適合于高性 能的電機(jī)控制系統(tǒng)，而氣隙磁場(chǎng)控制和定子磁場(chǎng)控制都有實(shí)現(xiàn)電量的完全 解耦 ，因此需要增加 解耦 控制器，針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，選擇 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的矢量控制 。 轉(zhuǎn)差率矢量控制原理 : 如果使電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子或氣隙磁場(chǎng)中一個(gè)保持不變， 電機(jī)的轉(zhuǎn)矩就由轉(zhuǎn)差率主要決定。 鑒于我們平常學(xué)習(xí)接觸的調(diào)制方式，對(duì) SVPWM 了解不是很多，所以 在本系統(tǒng) 主電路中 選用了電流滯環(huán)控制型逆變器 ， 主要由滯環(huán)脈沖發(fā)生器驅(qū)動(dòng)的逆變器組成， 具體的性能以及實(shí)現(xiàn)方法將在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)章節(jié)中介紹。對(duì)速度比較慢的處理來(lái)說(shuō)，可以應(yīng)用表格法來(lái)產(chǎn)生，這種方法將要輸出的脈沖寬度以數(shù)據(jù)表格的形式存放內(nèi)存或者外部擴(kuò)展 ROM 塊中，通過(guò) 實(shí)時(shí)讀取表格中參數(shù)值，就可以輸出產(chǎn)生正弦波對(duì)晶振頻率較高的處理器，可以采用實(shí)時(shí)采樣輸出異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 的方法，計(jì)算下一周期理想輸出的形脈寬。此方法的點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)比較大， 不 適合于高精度場(chǎng)合應(yīng)用，相 對(duì)于這種方法的缺點(diǎn)，工程技術(shù)應(yīng)用最多的就是 SPWM調(diào)制，即正弦調(diào)制。有待于進(jìn)一步對(duì)其工程化推廣。直接轉(zhuǎn)矩控制電壓矢量的獲得也是分別控制 8個(gè)逆變開(kāi)關(guān)狀態(tài)。下面對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制在各個(gè)方面上進(jìn)行對(duì)比。系統(tǒng)增加了反饋電路和其他輔助環(huán)節(jié)，也增加了出故障的機(jī)率。采用矢量變頻器異步電機(jī)變頻調(diào)速是可以達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高 的效果。 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 矢量控制 矢量控制是當(dāng)前工業(yè)系統(tǒng)變頻系統(tǒng)應(yīng)用的主流，它是通過(guò)分析電機(jī)數(shù)學(xué)模型壓、電流等變量進(jìn)行 解耦 而實(shí)現(xiàn)的。方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)調(diào)節(jié)逆變輸出電壓實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，根據(jù)電機(jī)參數(shù)，設(shè)曲線，其可靠性高。Mamp。如用于起重機(jī)負(fù)載，交流電梯，恒壓供水、機(jī)傳動(dòng)、電源再生、紡織、機(jī)車牽引等專用變頻器。而控制電源用的開(kāi)關(guān)電源將推崇半諧振方式，這種開(kāi)關(guān)控制方式在3050MHz 時(shí)的噪聲可降低 1520dB。變頻器的小 型化除了出自支撐部件的封裝技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大規(guī)模集成化以外，功率器件發(fā)熱的改善和冷卻技術(shù)的發(fā)展己成為小型化的重要原因。另一方面則告訴人們消除機(jī)械和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作頻率，因?yàn)?PWM 技術(shù)提供了一個(gè)分析、解決問(wèn)題的全新思路。 年代至 80 年代初，由于當(dāng)時(shí)大功率晶體管主要為雙極性達(dá)林頓三極管，載波頻率一般最高不超過(guò) 5KHz，電機(jī)繞組的電磁噪音及諧波引起的振動(dòng)引起人們的關(guān)注。從最初采用模擬電路完成三角調(diào)制波和參考正弦波比較，產(chǎn)生正弦脈寬調(diào)制SPWM 信號(hào)用以控制功率器件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，到目前采用全數(shù)字化方案，完成優(yōu)化的實(shí)時(shí)在線的 PWM 信號(hào)輸出， PWM 調(diào)制在各種應(yīng)用場(chǎng)合仍占主導(dǎo)地位，并一直是人們研究的熱點(diǎn)。異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 ALU 只能作加法，乘法需要由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此占用較多的指令周期，運(yùn)算速度比較慢。 TI和 AD公司的 DSP 采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的程序空間和數(shù)據(jù)空間，允許同時(shí)存取程序和數(shù)據(jù)，同時(shí)，程序空間和數(shù)據(jù)空間也有專門(mén)的通道可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而既避免了某一個(gè)空間的浪費(fèi)，又為某些應(yīng)用做好了準(zhǔn)備。(5)IPM 的售價(jià)已逐漸接近 IGBT，而設(shè) 計(jì)人員采用 IPM 后的開(kāi)關(guān)電源容量、驅(qū)動(dòng)功率容量的減小和器件的節(jié)省以及綜合性能提高等因素后，在許多場(chǎng)合其性價(jià)比己高過(guò) IGBT，有很好的經(jīng)濟(jì)性。目前，在模塊額定電流 10600A范圍內(nèi)，通用變頻器均有采用 IPM 的趨勢(shì)，其優(yōu)點(diǎn)有 :(1)開(kāi)關(guān)速度快，驅(qū)動(dòng)電流小，控制驅(qū)動(dòng)更為簡(jiǎn)單 。其二是高載波控制，使輸出電流波形有明顯改善 。 IGBT 集射 集 電壓可小于 3V，開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)到 20KHz，內(nèi)含的集射極間超高速二極管 T。然而，這種控制依賴于精確的電機(jī)數(shù)學(xué)模型和對(duì)電機(jī)參數(shù)的自動(dòng)識(shí)別 (Identification簡(jiǎn)稱 ID)，通過(guò) ID 確立電機(jī)實(shí)際的定子阻抗互感、電機(jī)慣量等重要參數(shù)，然后根據(jù)精確的電動(dòng)機(jī)模型估算出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈和轉(zhuǎn)子速度， 并由磁鏈和轉(zhuǎn)矩的BandBand 控制產(chǎn)生 PWM 信號(hào)，對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)控制等效成直流電動(dòng)機(jī)控制方式，因而避免了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算，它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解藕而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。使得實(shí)際控制效果往往難以達(dá)到理論分析的效果，這是矢量控制技術(shù)在實(shí)踐上的不足。它是七十年代初由西德 等人首先提出，以直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)比較的方法分析闡述了這一原理，由此開(kāi)創(chuàng)了交流電動(dòng)機(jī)等效直流電動(dòng)機(jī)控制的先河。實(shí)現(xiàn)輸出電壓、電流閉環(huán)控制，以提高動(dòng)態(tài)負(fù)載下的電壓控制精度和穩(wěn)定度，同時(shí)在一定程度上獲得電流波形的改善。 現(xiàn)代交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展 概況 現(xiàn)代交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段 :早期通用變頻器，大多數(shù)為開(kāi)環(huán)恒壓頻比的控制方式 .其優(yōu)點(diǎn)是控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低 .缺點(diǎn)是系統(tǒng)控制 以及調(diào)速性能不高，比較適合應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、水泵等場(chǎng)合，其控制曲線會(huì)隨著負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢，電磁轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差 。 ，過(guò)去多用直流傳動(dòng)，鑒于交流電機(jī)比直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、工作可靠、維護(hù)方便、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、率高，如果改成交流調(diào)速傳動(dòng)，顯然能夠帶來(lái)不少的效益。s rapid development, puter running continuously 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 improve the speed, the speed of the implementation of directives also reached an unprecedented height, makes plex puter algorithms to conduct realtime puting, the implementation possible. After the recent 10 years of application development, the AC induction motor VVVF performance has been superior to DC converter system. At present extensive research on the application of asynchronous motor speed control technology frequency than the constant pressure control, vector control, direct torque control. This paper is discussed in the speed asynchronous motor vector control method, pared to the frequency than the constant pressure to control and direct torque control, it has the dynamic performance and lowspeed performance, and speed advantages of wide scope. In this paper, asynchronous motor mathematical model of a detailed analysis and elaboration. Through the dynamic electromagic induction motor relations and coordinate transformation of the concept of principle, the establishment of the asynchronous motor in different coordinates on a mathematical model that the induction motor characteristics of the model is more than one variable, the nonstrong coupling Linear systems. In the asynchronous motor vector control on principle, given the vector transformation method to achieve the steps and followed that the threephase asynchronous motor mathematical model of how the lotus roots. Discussed in the twophase asynchronous electric power for the fieldoriented principle, the rotor flux on the method of calculation and design of the rotor flux observer. A detailed analysis of magic flux regulator, torque and speed 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 regu