【正文】 現(xiàn)將所做的研究結(jié)果總結(jié)如下： 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 通過對(duì)矢量控制基本原理進(jìn)行的分析和闡述，在對(duì)不同的坐標(biāo)系變換算法進(jìn)行解釋的同時(shí)也建立了異步電動(dòng)機(jī)在不同的坐標(biāo)系 下的數(shù)學(xué)模型。在控制電路中，在轉(zhuǎn)速環(huán)后增加了轉(zhuǎn)矩控制內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸出是轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器 ATR 的給定 ?eT ，而轉(zhuǎn)矩的反饋信號(hào) eT ，則通過矢量控制方程計(jì)算得到，電流中的磁鏈調(diào)節(jié)器用于電動(dòng)機(jī)定子磁鏈的控制，并設(shè)置了電流變換和磁鏈觀測(cè)環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)子磁鏈模型可以從電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型中推導(dǎo)出來，也可以利用專題觀測(cè)器或狀態(tài)估計(jì)理論得到閉環(huán)的觀測(cè)模型。此變換簡(jiǎn)稱 2s/2r 變換。 坐標(biāo)變換的基本思路 坐標(biāo)變換的目的是將交流電動(dòng)機(jī)的 物理模型變換成類似直流電動(dòng)機(jī)的模式，這樣變換后，分析和控制交流電動(dòng)機(jī)就可以大大簡(jiǎn)化。這兩種方案作為高性能的調(diào)速系統(tǒng)，都能實(shí)現(xiàn)較高的靜、動(dòng)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(diǎn)，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。但是交流調(diào)速比較困難，與直流電機(jī)氣隙磁場(chǎng)有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生，交流電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)則是有定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組共同產(chǎn)生，這就使得交流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩不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 再與定子電流成正比關(guān)系。另一類機(jī)械如風(fēng)機(jī)、水泵等為了減少運(yùn)行損耗、節(jié)約電能也需要調(diào)速。在額定轉(zhuǎn)速以上通過保持電樞電壓改變勵(lì)磁電流來實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速。采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可以獲得優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)調(diào)速特性，因此直流調(diào)速在很長(zhǎng)時(shí)間以來 (20 世紀(jì) 80 年代以前 )一直占據(jù)主導(dǎo)地位。在 20 世紀(jì) 70 年代以前的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，直流調(diào)速占統(tǒng)治地位，交流調(diào)速系統(tǒng)的 方案雖然己有多種發(fā)明并得到實(shí)際應(yīng)用，但其性能始終無法與直流調(diào)速系統(tǒng)相匹敵。這樣就不能通過簡(jiǎn) 單的控制定子電流就可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。針對(duì)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(xué)的陳伯時(shí)教授在，交流變頻傳動(dòng)控制的發(fā)展”的報(bào)告中，就兩種控制原理進(jìn)行了深入的對(duì)比，得出了技術(shù)本身并無本質(zhì)差別、各有優(yōu)缺點(diǎn)的結(jié)論。以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)為準(zhǔn)則，在三相坐標(biāo)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(biāo)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(biāo)系上的直流電流 di 和 qi 。其中 s表示靜止， r表示旋轉(zhuǎn)。在計(jì)算模型中，由于主要實(shí)測(cè)信號(hào)的不同，又分為電流模型和電壓模型兩種。 ATR和 ApsiR 的輸出分別是定子電流的轉(zhuǎn)矩分量 ?sti 和勵(lì)磁分量 ?smi 。 在介紹了矢量控制方法的磁場(chǎng)方向原理轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算方法后，給出了按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)，并給出了轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器的設(shè)計(jì)。 五、總結(jié) 本課題詳細(xì)介紹了異步電動(dòng)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(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真模型。在圖中，主電路采用了電流滯環(huán)控制型逆變器。 轉(zhuǎn)子磁鏈的直接檢測(cè)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(cè)得的電壓、電流或轉(zhuǎn)速等信號(hào)，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。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?？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(dòng)態(tài)性能上完全能夠與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。 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)。而交流電動(dòng)機(jī)，特別是鼠籠型交流異步電動(dòng)機(jī)，由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)慣量小，運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，可用于惡劣場(chǎng)合等優(yōu)點(diǎn)，在各種場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。其中許多的機(jī)械對(duì)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 。 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 。 但是，由于直流電動(dòng)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(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和運(yùn)行功率。因?yàn)橹绷髡{(diào)速系統(tǒng)具有啟制動(dòng)性能良好，調(diào)速范圍廣，調(diào)速精度高，控制方案簡(jiǎn)單高效等突出的優(yōu)點(diǎn)。自 20 世紀(jì) 30 年代人們開始進(jìn)行交流調(diào)速技術(shù)的研究，認(rèn)識(shí)到變頻調(diào)速是交流電動(dòng)機(jī)的一種最好的調(diào)速方式，他既能實(shí)現(xiàn)寬范圍無級(jí)調(diào)速，又具有很好的動(dòng)態(tài)性能。對(duì)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(diǎn)，且多年來在簡(jiǎn)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。如果觀察者站到鐵心上與坐標(biāo)系一起旋轉(zhuǎn)，他所看到的就好像是一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)。從圖中可以看出，假定固定坐標(biāo)系的兩相垂直電流與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的兩相垂直的電流產(chǎn)生等效的、以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的合成磁動(dòng)勢(shì)，由于變換坐標(biāo)變換前后各個(gè)繞組的匝數(shù)相等，故能量恒定，因此變換前后的系數(shù)相等。 1） 在 ?? 坐標(biāo)系上計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈的電流模型 由實(shí)測(cè)的三相定子電流通過 3/2 變換得到靜止兩相正交坐標(biāo)系上的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 ?? ss ii 和 ，在利用 ?? 坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型式計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈在 ?? 軸上的分量 ???????????????????????????????srrrsrrriTrLmTrdtdiTrLmTrdtd11 （ 222） 也可表述為： ?????????????)(11)(11????????????rrsmrrrrsmrrTiLsTTiLsT （ 223） 然后，采用直角坐標(biāo) 極坐標(biāo)變換，就可得到轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康姆?r? 和空間位置 ? ，考慮到矢量變換中實(shí)際使用的是 ? 的正弦和余弦函數(shù)，故可以采用變換式 22 ?? ??? rrr ?? （ 224） rr??? ??sin （ 225） rr??? ??cos （ 226） 在 ?? 坐標(biāo)系中計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈時(shí)，即系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，由于電壓、電流和磁鏈均為正弦量，計(jì)算量大，程序幅值，對(duì)計(jì)算步長(zhǎng)敏感。 ?sti 和 ?smi 經(jīng)過 2r/3s 變換后得到三相定子電流的給定值 ??? sCsBsA iii , ，并通過電流滯環(huán)控制 PWM 逆變器控制電動(dòng)機(jī)定子的三相電流。 詳細(xì)地分析了磁鏈調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的工作原理，并設(shè)計(jì)了磁鏈調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。上面所示的仿真結(jié)果，驗(yàn)證了論文所述的設(shè)計(jì)思想基本能達(dá)到設(shè)想，使得異步交流電機(jī)接近直流電機(jī)特性，控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能，在實(shí)際的應(yīng)用中可以有良好的一前景。如圖 所示 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 圖 轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型 （ 3）異步電動(dòng)機(jī)仿真模型 異步電動(dòng)機(jī)仿真模塊如圖 圖 異步電動(dòng)機(jī)仿真模型 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 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量系統(tǒng)仿真模型 帶轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)的電氣原理如圖 15 所示。根據(jù)轉(zhuǎn)子磁鏈的實(shí)際值進(jìn)行控制的方法，稱作直接定向。 （ 2）旋轉(zhuǎn)變換（ 2s/2r 變換） q ?