相永磁同步電動機矢量控制(2)(編輯修改稿)
2025-06-15 21:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ( 3 12) 此式為 定子磁鏈矢量方程 ，ssiL 為電樞磁鏈矢量，與電樞磁場相對應(yīng)。 is產(chǎn)生的漏磁鏈矢量，與定子相繞組漏磁場相對應(yīng) is產(chǎn)生的勵磁磁鏈矢量，與電樞反應(yīng)磁場相對應(yīng) 轉(zhuǎn)子等效勵磁繞組產(chǎn)生的勵磁磁鏈矢量，與永磁體產(chǎn)生的勵磁磁場相對應(yīng) 17 17 現(xiàn)代電機控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動機矢量控制 17 同理，可將式 (3 1) ～式 (3 3) 轉(zhuǎn)換為矢量方程，即有 tRddssssψiu ?? ( 3 13) 將式 (3 12) 代入式 (3 1 3) ，可得 ttLRssddddfsssψiiu ??? ( 3 14 ) 式中，rjffe?ψ?ψ ，r? 為fψ 在 A B C 軸系內(nèi)的空間相位，如圖 3 6b 所示。另有 frjfjfjedd)e(ddrrψωtψψt???? ( 3 15 ) 式中，等式右端第 1 項為變壓器電動勢項，因fψ 為恒值，故為零；第 2 項為運動電動勢項，是因轉(zhuǎn)子磁場旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，通常又稱為 反電動勢 。 最后，可將式 (3 13) 表示為 frssssjddψiiu ωtLRs??? ( 3 1 6) 此式為 定子電壓矢量方程 。 18 18 現(xiàn)代電機控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動機矢量控制 18 可將其表示為等效電路形式，如圖 3 8 所示。 圖中，fr0j ψe ω? ， 為感應(yīng)電動勢矢量。在正弦穩(wěn)態(tài)下，因si 幅值恒定，則有sssssjddiiLωtL ? ，于是 式( 3 16 ) 可表示為 fsssssjj ψiiu ωLωRss??? ( 3 17 ) 由式 (3 12) 和式 (3 17) 可得如圖 3 9a 所示的矢量圖。 在 1 . 節(jié)，在分析三相感應(yīng)電動機相矢圖時已知，在正弦穩(wěn)態(tài)下，（空間）矢量和（時間）相量具有時空對應(yīng)關(guān)系，若同取 A 軸為時間參考軸，可將矢量圖直接轉(zhuǎn)換為 A 相繞組的相量圖，或者反之。這一結(jié)論同樣適用于PMS M ，因此可將圖 3 9a 所示的矢量圖直接轉(zhuǎn)換為 A 相繞組的相量圖，如圖3 9b 所示。 圖 3 8 面裝式 PMS M 等效電路 19 19 現(xiàn)代電機控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動機矢量控制 19 a) 穩(wěn)態(tài)矢量圖 b) 相量圖 圖 39 面裝式 PMSM矢量圖和相量圖 20 20 現(xiàn)代電機控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動機矢量控制 20 此時，可將式 (3 17) 直接轉(zhuǎn)換為 0ssssfmsssssfsssssj jj jjEILωIRILωILωIRΨωILωIRUssss???????????????????? ( 3 18 ) 式中，fmfsfs0ILωΨωE ?? ；因mmfLL ? ，故有fms0ILωE ? 。 由式 (3 18) 可得如圖 3 10 所示的等效電路。圖中，將永磁體處理為一個正弦電流源。 圖 3 1 0 以電壓源表示的等效電路 21 21 現(xiàn)代電機控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動機矢量控制 21 2 ．電磁轉(zhuǎn)矩矢量方程 根據(jù)圖 1 17 所示的電勵磁三相隱極同步電動機物理模型，電磁轉(zhuǎn)矩為 sfsfe siniψ ???pβip ψt ( 3 19 ) 對比圖 1 6b 和圖 1 17 可知，式 (3 19) 同樣適用于面裝式 P M S M ，只是此時轉(zhuǎn)子磁場不是由轉(zhuǎn)子勵磁繞組產(chǎn)生的，而是由永磁體提供的。 式 (3 19) 中，當(dāng)fψ 和si 幅值恒定時，電磁轉(zhuǎn)矩就僅與 ? 角有關(guān)，將此時的et ?關(guān)系曲線稱為 矩 角特性 ，如圖 3 11 所示，? 為轉(zhuǎn)矩角。圖 3 11 所示特性曲線與圖1 40 所示的三相隱極同步電動機矩 角特性完全相同。 將式 (3 19) 表示為 )(1smfmeiψ LLpt ?? ( 3 20) 圖 3 1 1 te β 關(guān)系曲線 22 22 現(xiàn)代電機控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動機矢量控制 22 式 (3 2 0) 表明， 電磁轉(zhuǎn)矩可看成是由電樞反應(yīng)磁場與永磁勵磁磁場相互作用的結(jié)果 ，且決定于兩個磁場的幅值和相對位置，由于rψ 幅值恒定，因此將決定于電樞反應(yīng)磁場smiL 的幅值和相對fψ 的相位 ? 。在電動機學(xué)中，將 )(ssif 對主極磁場的影響和作用稱為 電樞反應(yīng) ，正是由于電樞反應(yīng)使氣隙磁場發(fā)生畸變，促使了機電能量轉(zhuǎn)換，才 產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩。由式( 3 20) 也可看出，電樞反應(yīng)的結(jié)果將決定于電樞反應(yīng)磁場的強弱和其與主極磁場的相對位置。 應(yīng)該指出， )(ssif 除產(chǎn)生電樞反應(yīng)磁場外，還產(chǎn)生了電樞漏磁場， 但此漏磁場不參與機電能量轉(zhuǎn)換，不會影響式 (3 2 0) 所示的電磁轉(zhuǎn)矩生成。 根據(jù)圖 3 9b 和圖 3 1 0 ，可得 正弦穩(wěn)態(tài)下電動機的電磁 功率為 γco s3)90(co s3s0os0eIEβIEP ??? ( 3 21 ) 式中， γ 為內(nèi)功率因數(shù)角。 或者 βIILωP si n3sfmse? ( 3 22 ) 23 23 現(xiàn)代電機控制技術(shù) 第 3章 三相永磁同步電動機矢量控制 23 電磁轉(zhuǎn)矩為 cos γ3s0seIEωpT ? ( 3 23 ) 或者 βIIpLT s in3sfme? ( 3 24 ) 由式 ( 3 24 ) ，可得 sfsfsfme sinsin)3)(3(iψ ????pβip ψβIILpT
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