【正文】 ,德國(guó)學(xué)者 F Blaschke 提出了矢量變換控制原理 ,采用參數(shù)重構(gòu)和狀態(tài)重構(gòu)的現(xiàn)代控制理論概念實(shí)現(xiàn)了交流電動(dòng)機(jī)定子電流的勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量之間的解藕 ,實(shí)現(xiàn)了將交流電動(dòng)機(jī)的控制過(guò)程等效為直流電動(dòng)機(jī)的控制過(guò)程 。 （ 4）交流電機(jī)環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)，堅(jiān)固耐用，可以 在十分惡劣的環(huán)境下使用。 交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和動(dòng)向 1． 智能化控制方法對(duì)交流調(diào)速系統(tǒng)的影響研究。 提高系統(tǒng)的可靠性主要通過(guò)兩個(gè)途徑 :一是提高部件的設(shè)計(jì)和制造水平 。 圖 按恒 m? 值控制的 ? ?esTf?? 特性 對(duì)于式（ 14），取 0esdTd?? ，可得， rrrrs LRLR11max???? （ 18） ???rmme LKT122 （ 19） 1． 在轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)中，只要給定 s? 限幅，使其限幅值為 rrss LR1max ???? （ 110） 則可保持 eT 與 s? 的正比關(guān)系，從而可以用轉(zhuǎn)差頻率控制來(lái)代替 轉(zhuǎn)矩控制。這樣，在轉(zhuǎn)速變化過(guò)程中，定子頻率隨著實(shí)際轉(zhuǎn)速同步上升或下降。因此 ，在三相坐標(biāo)系上的定子電流 ,A B Ciii通過(guò)三相 — 兩相變換 6 可以等效成兩相靜止坐標(biāo)系上的交流電流 ,ii??,在通過(guò)同步下旋轉(zhuǎn)變化 ,可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的直流電 ,dqii 如果觀察者站到鐵心上與坐標(biāo)系一起旋轉(zhuǎn)，通過(guò)控制，可使交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子總磁通 r? 就是等效直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁磁通，如果把 d 軸定位于r? 的方向上，稱做 M 軸，把 q 軸稱做 T 軸，則 M 繞組相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組，mi 相當(dāng)于勵(lì)磁電流， T 繞組相當(dāng)于偽靜止的 電樞繞組， ti 相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流。在這種情況下，可利用矢量控制方程中的轉(zhuǎn)差公式，構(gòu)成轉(zhuǎn)差型的矢量控制系統(tǒng)，又稱間接矢量控制系統(tǒng)。 3． 三相異步電動(dòng)機(jī)有三個(gè)定子繞組，轉(zhuǎn)子也可等效為三個(gè)繞組，每個(gè)繞組產(chǎn)生磁通時(shí)都有自己的電磁慣性，再算上運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電慣性和轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的積分關(guān)系，即使不考慮變頻裝置的滯后因素，也是一個(gè)八階系統(tǒng)。 8 圖 ﹑強(qiáng)耦合模型結(jié)構(gòu) 圖 電壓方程 AA A s du i R dt??? BB B s du i R dt??? CC C s du i R dt??? 2． 三相轉(zhuǎn)子繞組折算到定子側(cè)的電壓方程 aa a s du i R dt??? bb b s du i R dt??? cc c s du i R dt??? 9 式中 Au ， Bu ， Cu ， au ， bu ， cu —— 定子和轉(zhuǎn)子相電壓的瞬時(shí)值； Ai ， Bi ， Ci ， ai ， bi ， ci —— 定子和轉(zhuǎn)子相電流的瞬時(shí)值； 將電壓方 程寫成矩陣形式，并以微分算子 p 代替微分符號(hào)dtd 000000 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 00 0 0 0 000000A s A AB s B BC s C Ca s a ab s b bc s c cu R iu R iu R ipu R iu R iu R i??????? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 21） 即 p??u Ri ? 磁鏈方程 每個(gè)繞組的磁鏈?zhǔn)撬旧淼淖愿写沛満推渌@組對(duì)他的互感磁鏈之和，因此，六個(gè)繞組的磁鏈可表示為 A A A A B A C A a A b A c AB B A B B B C B a B b B c BC CA CB CC Ca Cb Cc Ca a A a B a C a a a b a c ab b A b B b C b a b b b c bc c A c B c C c a c b c c cL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L i?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? （ 22） 即 ?ΨLi 實(shí)際上，與電機(jī)繞組交鏈的磁通只有兩類：一類是穿要過(guò)氣隙的相間互感磁通；另一類是只與一相繞組交鏈而不穿過(guò)氣隙的漏磁通，前者是主要的。 轉(zhuǎn)矩方程 根據(jù)機(jī)電能 量轉(zhuǎn)換原理， 在線性電感的條件下，磁場(chǎng)的儲(chǔ)存能量和磁共能為： 12 TmmW W i Li??? （ 216） 電磁轉(zhuǎn)矩等于機(jī)械角位移變化時(shí)磁共能的變化率mmW??? ， （電流約束為常值），且機(jī)械角位移 m? =pn? ，于是 eT =mmW??? ， cti? = pn ??? ，mW cti? （ 217） 將（ 216）代入（ 217）并考 慮到電 感的分塊矩陣關(guān)系 式（ 212）到（ 214）得： 01122 0srTTe p prsLLT n i i n i iL????????? ????? ????? （ 218） 又 ? ?T T Ts s A B C a b ci i i i i i i i i?????? ， 代入式 （ 218）得 12 TTrs sre p r s s rLLT n i i i i???????????? （ 219） 用三相電流和轉(zhuǎn)角表示的轉(zhuǎn)矩方程 ( ) sin ( ) sin ( + 1 2 0 )e p m s A a B b C c A b B c C aT n L i i i i i i i i i i i i????? ? ? ? ? ??? + ( ) sin ( 1 2 0 )p m s A c B a C bn L i i i i i i ???? ? ??? （ 220） 應(yīng)該指出，上述公式是在線性磁路 ，磁動(dòng)勢(shì)在空間按正弦 分部的假定條件下得出來(lái)的，但對(duì)定轉(zhuǎn)子電流對(duì)時(shí)間的波形未作任何假定，式中的電流 i 都是實(shí)際瞬時(shí)值。交流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不夠理想，調(diào)節(jié)器參數(shù)很難設(shè)計(jì)，關(guān)鍵就是在于只是近似成線性單變量控制系統(tǒng)而忽略了非線性、多 變量的性質(zhì)。這樣就可以將一臺(tái)三相異步電機(jī)等效為直流電機(jī)來(lái)控制，因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動(dòng)態(tài)性能。因此，要簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型，須從簡(jiǎn)化磁鏈的關(guān)系著手。但它實(shí)際上是旋轉(zhuǎn)的，會(huì)切割 d 軸的磁通而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)，這又和真正靜止的繞組不一樣，但它實(shí)際上是旋轉(zhuǎn)的，會(huì)切 割 d 軸的磁通而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)，這又和靜止的繞組不同 ， 通常把這種等效的靜止的繞組叫做“偽靜止繞組”。下圖 b) 所示為兩相靜止繞組 ? 和 ? ，它們?cè)诳臻g上互差 90 ,通常以時(shí)間上互差 90 的兩相平衡交流電流，也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì) F。 圖中的 c）中的兩個(gè)匝數(shù)相等且互相垂直的繞組 M 和 T ，其中分別通以直流電流 mi和 ti 產(chǎn)生合成磁動(dòng)勢(shì) F，其位置相對(duì)于繞組來(lái)說(shuō)是固定的。就 M , T 兩個(gè)繞組而言，當(dāng)觀察者站在地面看上去，它們是與三相交流繞組 等效的旋轉(zhuǎn)直流繞組；如果跳到旋轉(zhuǎn)著的鐵芯上看，它們就的確是個(gè)直流電機(jī)模型了。 設(shè)磁動(dòng)勢(shì)波形是正弦 分布的，當(dāng)三相總磁動(dòng)勢(shì)與兩相總磁動(dòng)勢(shì)相等時(shí)，兩套繞組瞬時(shí)磁動(dòng)勢(shì)在 ? 、 ? 軸上的投影都應(yīng)相等，因此 2 3 3 3c o s 6 0 c o s 6 0A B CN i N i N i N i? ? ? ? =3 1122A B CN i i i???????? （ 223） 2 3 3s i n 6 0 s i n 6 0BCN i N i N i? ?? 16 圖 三相、 兩相靜止坐標(biāo)系與磁通勢(shì)空間矢量 = ? ?332 BCN i i? （ 224） 即 321112233022ABCii Nii Ni???? ???????? ????? ???? ??? ?????? （ 225） 在變換前后總功率不變的前提下，匝數(shù)比為 3223NN ? （ 226） 代入（ 225）得 1112 223 33022ABCiiiii???? ???????? ????? ???? ??? ?????? 若記變換矩陣 3 / 21112 223 33022C????????????則上式可化簡(jiǎn)為： 3/2ABCiiCiii?????? ????? ???????? （ 227） 按照所采用的條件，電流變換陣也就是電壓變換矩陣，同時(shí)，電流變換陣也是磁鏈的變換陣。轉(zhuǎn)子磁鏈變換是從旋轉(zhuǎn)的三相坐標(biāo)系變換到不同轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系，變換矩陣 3/2rrC ，按兩坐標(biāo)系的相對(duì)轉(zhuǎn)速考慮， 3/2srC 在形式上與 3/2rrC 應(yīng)相同，只是 ? 角改為 d 軸與轉(zhuǎn)子 a 軸的夾角 r? 。所以有兩種狀態(tài)方程：（ 1） rsi????狀態(tài)方程。 將下標(biāo)改為 ? ﹑ ? 則式（ 243） ， 電壓方程變?yōu)? 0000sss s ms s mrrm m r r rm m r r ruiR L p L pR L p L pL p L R L p LL L p L R L p?????????? ? ? ???? ? ? ????? ? ? ??? ? ? ??? ? ? ?? ? ?? ? ? ???? ? ? ? （ 245） 轉(zhuǎn)矩方程式 ? ?e p m s r s rT n L i i i i? ? ? ??? （ 247） 磁鏈方程式 00000000sssmsmrrmrrsmriLLiLLiLLiLL????????? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ? 21 異步電機(jī)在兩相同步旋轉(zhuǎn)系上的數(shù)學(xué)模型 在兩相同步旋轉(zhuǎn)系上，坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)速度 dqs? 等于定子同步 轉(zhuǎn)速 1? ，而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為 ? ，因此 dq 軸的相對(duì)速度 1dqr s? ? ? ?? ? ?，同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的電壓方程 1111s d s ds s s m ms q s qs s s m mr d r dm s m r r s rr q r qs m m s r r ruiR L p L L p LL R L p L L pL p L R L p LL L p L R L p????????? ? ?? ? ? ???? ? ? ????? ? ? ??? ? ? ?? ? ?? ? ? ??? ? ? ???? ? ? ? （ 248） 磁鏈方程，轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程不變。但必須注意，這里的電流都是空間矢量，而表示時(shí)間相量 ，由圖可