轉差頻率控制的異步電動機矢量控制系統(tǒng)仿真--課程設計(編輯修改稿)
2025-07-13 09:19 本頁面
【文章內容簡介】 ssmlLR???? ， 就可以基本保持 Te 與 ?s 的正比關系，也就可以用轉差頻率控制來代表轉矩控制。 這是轉差頻率控制的基本規(guī)律之一。 上述規(guī)律是在保持 ?m恒定的前提下才成立的，于是問題又轉化為，如何能保持 ?m 恒定？我們知道，按恒 Eg/?1 控制時可保持 ?m恒定。在等效電路中可得： 11gs1ssgs1sss )()( ???? ?????????????? ELjRIELjRIUll????? （ 9） 由此可見，要實現(xiàn)恒 Eg/?1控制，須在 Us/?1 = 恒值的基礎上再提高電壓 Us 以補償定子電 流壓降。 如果忽略電流相量相位變化的影響，不同定子電流時恒 Eg/?1 控制所需的電壓 頻率特性 Us = f (?1, Is) 如圖 22 所示。 圖 22 不同定子電流時恒 Eg/?1控制所需的電壓 頻率特性 武漢理工大學《運動控制》課程設計說明書 6 上述關系表明，只要 Us 和 ?1 及 Is 的關系符合上圖所示特性，就能保持 Eg/?1 恒定，也就是保持 ?m 恒定。 這是轉差頻率控制的基本規(guī)律之二 。 總結起來，轉差頻率控制的規(guī)律是： （ 1）在 ?s ≤ ?sm 的范圍內，轉矩 Te 基本上與 ?s 成正比，條件是氣隙磁通不變。 （ 2）在 不同的定子電流值時，按上圖的函數關系 Us = f (?1 , Is) 控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通 ?m恒定。 轉差頻率控制系統(tǒng)組成 圖 23 轉差頻率控制基本框圖 實現(xiàn)上述轉差頻率控制規(guī)律的轉速閉環(huán)變壓變頻調速系統(tǒng)結構原理圖如圖23 所示。 頻率控制 —— 轉速調節(jié)器 ASR 的輸出信號是轉差頻率給定 ?s* ，與實測轉速信號 ? 相加，即得定子頻率給定信號 ?1* ，即 *1*s ??? ?? 電壓控制 —— 由 ?1 和定子電流反饋信號 Is 從微機存儲的 Us = f (?1 , Is) 函數中查得定子電壓給定信號 Us* ，用 Us* 和 ?1* 控制 PWM 電壓型逆變器，即得異步電機調速所需的變壓變頻電源。 公 式 *1*s ??? ?? 所示的轉差角頻率 ?s*與實測轉速信號 ? 相加后得到定子頻率輸入信號 ?1* 這一關系是轉差頻率控制系統(tǒng)突出的特點或優(yōu)點。它表明，在調速過程中，定子頻率 ?1隨著轉子轉速 ? 同步地上升或下降，有如水漲而船高，因此加、減速平滑而且穩(wěn)定。同時，由于在動態(tài)過程中轉速調節(jié)器 ASR 飽和，系武漢理工大學《運動控制》課程設計說明書 7 統(tǒng)能用對應于 ?sm 的限幅轉矩 Tem 進行控制，保證了在允許條件下的快速性。 由此可見，轉速閉環(huán)轉差頻率控制的交流變壓變頻調速系統(tǒng)能夠 像 直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)那樣具有較好的靜、動態(tài)性能，是一個比較優(yōu)越的控制策略，結構也不算復雜。 然而，它的靜、動態(tài)性能還不能完全達到直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的水平，存在差距的原因有以下幾個方面 ： （ 1）在分析轉差頻率控制規(guī)律時，是從異步電機穩(wěn)態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)轉矩公式出發(fā)的，所謂的“保持磁通 ?m恒定”的結論也只在穩(wěn)態(tài)情況下才能成立。在動態(tài)中 ?m如何變化還沒有深入研究，但肯定不會恒定，這不得不影響系統(tǒng)的實際動態(tài)性能。 （ 2） Us = f (?1 , Is) 函數關系中只抓住了定子電流的幅值，沒有控制到電流的相位，而在動態(tài)中電流的相位也是影響轉矩變化的因素。 （ 3）在頻率控制環(huán)節(jié)中，取 *1*s ??? ?? ，使頻率得以與轉速同步升降，這本是轉差頻率控制的優(yōu)點。然而，如果轉速檢測信號不準確或存在干擾，也就會直接給頻率造成誤差，因為所有這些偏差和干擾都以正反饋的形式毫無衰減地傳遞到頻率控制信號上來了。 3 轉差頻率矢量控制系統(tǒng) 構建 交流異步電動機轉差頻率矢量控制系統(tǒng)的結構如圖 31 所示。 圖 31交流異步電 動機轉差頻率矢量控制系統(tǒng)的結構圖 武漢理工大學《運動控制》課程設計說明書 8 該系統(tǒng)的主要特點： （ 1）主電路 SPWM 電壓型逆變器，開關器件采用 IGBT,這是通用變頻器常用的方案； （ 2）轉速采用轉差頻率矢量控制，即 *1*s ??? ?? ，在轉速變換過程中，異步電動機的定子電流頻率始終跟隨轉子的實際轉速而同步升降，從而使轉速 調 節(jié)吏加平滑。 圖中： *? 、 ?? 分別為轉子角頻率給定和轉子角頻率負反饋； mi1 、 ti1 分別為定子電流的轉矩分量和勵磁分量； ? 為轉差角； s? 為轉差角頻率； 1? 、 ?? 分別為定子角頻率和轉子角頻率正反饋； mu1 、 su1 分別為定子電壓的轉矩分量和勵磁分量。 根據式（ 1） （ 4）和圖 31可知，在保持磁通恒定 的條件下，電動機的 Te由 Ile 計算，磁通也可以通過 Ilm 計算。轉速可以通過 PI調節(jié)器調節(jié)，輸出 Iit然后計算得到 s? ， 即：
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