【導(dǎo)讀】取得的研究成果，論文中引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標(biāo)注，或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所。（設(shè)計）的復(fù)印件和電子版，允許論文（設(shè)計）被查閱和借閱。農(nóng)業(yè)大學(xué)可以將本畢業(yè)論文（設(shè)計）全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設(shè)計）。或成果時，單位署名為。統(tǒng)），了解國內(nèi)外無傳感器控制的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；4．完成異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈估計模型的DSP實現(xiàn)；通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，達(dá)到直流電機(jī)的控制效果。無速度傳感器控制解決問題的出發(fā)點是利用檢測的定子電壓、電流等容易檢。這樣既減少了成本，又提高了控制系統(tǒng)的簡。無速度傳感器的矢量控制重點是磁鏈的觀測和轉(zhuǎn)速的估計。由于電機(jī)在運行過程中的參。數(shù)會發(fā)生變化，必須保證磁鏈和轉(zhuǎn)速估計的準(zhǔn)確性，使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。

　　

【正文】 A b A cCCC A C B C C C a C b C caA aB aC aa ab acaabA bB c C ba bb bcbbc A c B c C c a c b c ccciL L L L L LiL L L L L LiL L L L L LL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L i??????? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ?Li??( ) s in ( ) s in ( 1 2 0 )( ) s in ( 1 2 0 )e n m A a B b C c A b B c C aA c B a C bT p L i i i i i i i i i i i ii i i i i i??????? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ?磁鏈方程 由于繞組的磁鏈?zhǔn)撬旧淼淖愿写沛満推渌@組對它的互感磁鏈之和，因此，根據(jù)圖 21可列出三相異步電機(jī)的磁鏈方程 （ 24） 或者寫成： (25) 式中 L 是 6x6 電感矩陣，其中對角線上元素是各繞組的自感，其余元素是各燒組間的互感。與電機(jī)繞組交鏈的磁通主要有兩類 :一類是只與一相繞組交鏈而不穿過氣隙的漏磁通 。另一類是穿過氣隙的互感磁通，稱為主磁通。對于各相繞組，它所交鏈的磁通是主磁通與漏磁通之和，因此 定子各相自感為 AA BB C C m ssL L L L L? ? ? ? (26) 轉(zhuǎn)子各相自感為： aa bb c c m srL L L L L? ? ? ? （ 27） 在假設(shè)氣息磁 通為正線分布的條件下，兩相繞組間的互感為： /2A B A C B C B A CA CB mL L L L L L L? ? ? ? ? ? ? (28) /2a b a c b c b a c a c b mL L L L L L L? ? ? ? ? ? ? (29) c osA a B b Cc a A b B c C mL L L L L L L ?? ? ? ? ? ? ?(210)c os( 12 0 )A b B a B c c B Ca a C mL L L L L L L ??? ? ? ? ? ? ? ? (211) ( 2 4 0 )A c c A B a a B Cb b C mL L L L L L L ??? ? ? ? ? ? ? ? (212) 從以上方程可知，定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間的互感與轉(zhuǎn)子位置角 有關(guān)，它們是變參量，這是系統(tǒng)非線性的一個根源。將方程 (28)(212)帶入式 (24)，即可得到磁鏈方程。 電磁轉(zhuǎn)矩方程 由機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理，可得到電磁轉(zhuǎn)矩方程 (213) ? 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 第 10 頁 relndJTT P dt???1112 223 33022ABCiiiii???? ???????? ????? ?????? ???????從上式可以看出，電磁轉(zhuǎn)矩是定子電流、轉(zhuǎn)子電流及角 ? 的函數(shù)，是一個多變量，非線性且強(qiáng)耦 合的函數(shù)。 運動方程 電機(jī)的運動方程為 ( / ) ( / ) ( / )e l N r n rT T J P d dt D p??? ? ? (214) 式中 lT 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩 。 J 為轉(zhuǎn)動慣量。 對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，阻尼系數(shù) D=0,則有 （ 215） 坐標(biāo)變換及變換矩陣 如果將交流電機(jī)的物理模型等效地變換成類似直流電機(jī)的模式，分析和控制問題就可以大為簡化。上節(jié)中得到的異步電機(jī)動態(tài)數(shù)學(xué)模型非常復(fù)雜，要分析和求解這些非線性方程顯然是非常困難的，即便是做了一些假設(shè)，要畫出清晰的結(jié)構(gòu)圖也并不容易。采用坐標(biāo)變換的方法可以使變換后的數(shù)學(xué)模型容易處理一些，有利于異步電機(jī)的分析和控制。因此，坐標(biāo)變換是實現(xiàn)矢量控制的關(guān)鍵。由異步電動機(jī)坐標(biāo)系可以看到，它涉及到了兩種坐標(biāo)變換式 :3s/2s變換和 2s/2r 旋轉(zhuǎn)變換，又稱克拉克 (Clark)變換和 2s/2r 變換即派克 (Park)變換。通過坐標(biāo)變換的方法，使得變化后的數(shù)學(xué)模型得到簡化。 1. 3/2 變換 (Clark 變換 ) 由電機(jī)學(xué)原理可知，交流電機(jī)三相對稱的靜止繞組 A、 B、 C，通以三相平衡的正弦電流 Ai 、 Bi 、 Ci 時，產(chǎn)生的合成磁動勢是旋轉(zhuǎn)磁動勢 F，且以同步轉(zhuǎn)速 1? 旋轉(zhuǎn)。兩相繞組的軸線分別為 ? 、 ? ，空間位置相差 90? ，構(gòu)成 ? 、 ? 兩相靜止坐標(biāo)系 (? 坐標(biāo)軸逆時針超前 ?坐標(biāo)軸 90? )。在該兩相固定繞組 ? 、 ? 中，加時間上相差 90? 的兩相平衡交流電流 i? 、 i?時，同樣也可以產(chǎn)生與三相定子合成磁動勢相同的空間矢量 F，且同 步角頻率為 1? 。三相異步電動機(jī)的定子三相繞組和與之等效的兩相異步電動機(jī)定子繞組 ? 、 ? ，各相磁勢矢量的空間位置如圖 。 根據(jù)變換前后總磁動勢不變和變換前后總功率相等的原則， 3s/2s 變換用矩陣可表示為 （ 216） 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 第 11 頁 1013221322ABCiiiii???????? ?????? ???? ???? ?????? ????????????0??MT? i??MiTii?i?i?i?AiBiCiF? 圖 三相靜止到兩相靜止變換 其反變換式如下： （ 217） 因此，經(jīng)過 3s/2s 變換，可以將三相異步電機(jī)模型變換為兩相正交的異步電機(jī)模 型。 旋轉(zhuǎn)變換 (Park 變換 ) 從圖 中的兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 M, T 的變換稱作 Park 變換，簡稱 2s/2r變換，其中 s表示靜止， r 表示旋轉(zhuǎn)。如 圖 23所示，其中，靜止坐標(biāo)系的兩相交流分量和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的兩個直流分量產(chǎn)生同樣大小的同步旋轉(zhuǎn)磁動勢。 圖 兩相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)變換 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 第 12 頁 c o s s i ns i n c o sMTiiii?????????? ??? ???? ??????? ??c o s s i ns i n c o s MTi ii i?????? ? ??????? ?????? ????0000sss s ms s mm r m r r r rrrr m m r r r ruiR L p L pR L p L pL p L R L p LL L p L R L pui????????? ? ? ????? ? ? ????? ? ? ??? ? ? ??? ? ? ?? ? ?? ? ? ???? ? ? ?s s s m rs s s m rr s s m rr s s m rL i L iL i L iL i L iL i L i? ? ?? ? ?? ? ?? ? ????????? ???????? ???relndJTTp dt??? 根據(jù)圖 （ 218） 旋轉(zhuǎn)反變換如下： （ 219） 其中 ? 為 MT坐標(biāo)和靜 止 ??? 的夾角 異步電機(jī)在兩相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 上面分析得到了異步電機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，為了矢量控制分析，必須把它轉(zhuǎn)換為 MT旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，因此，必須先將三相靜止坐標(biāo)系下的模型轉(zhuǎn)換為 ??? 兩相靜止坐標(biāo)系下的模型。然后，通過旋轉(zhuǎn)變換將異步電機(jī)模型轉(zhuǎn)換到 MT坐標(biāo)系中，其結(jié)果如下所示。 異步電機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型 經(jīng)過 3s/2s 變換，就得到了三相異步電機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。 (1) 電壓方程 (220) （ 2）磁鏈方程 （ 221） （ 3）電磁轉(zhuǎn)矩方程 ()e n m s r s rT p L i i i i? ? ? ??? （ 222） （ 4）運動方程 （ 223） 中國礦業(yè)大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計論文 第 13 頁 11sm sms s s m mst ste s s s e m mm s m r r r rrm rms m m s r r rrt rtuiR L p L L p LL R L p L L pL p L R L p LL L p L R L p????????? ? ?? ? ? ???? ? ? ????? ? ? ??? ? ? ?? ? ?? ? ? ????? ? ? ?sm s sm m rmst s st m rtrm r rm m smrt r rt m stL i L iL i L iL i L iL i L i???????? ???????? ???relndJTTp dt???在 ??? 坐標(biāo)系中繞組都落在兩根相互垂直的軸上，兩組繞組間沒有耦合，矩陣中所有元素均為常系數(shù)，消除了異步電動機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型中的一個非線性的根源 。 異步電機(jī)在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系以同步 轉(zhuǎn) 速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過 3s/2r 變換，就得到了異步電機(jī)在任意兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型 : （ 1) 電壓方程 (224) 式中： 1? 表示定子的同步角頻率， s? 表示轉(zhuǎn)差角頻率 （ 2） 磁鏈方程 （ 225） （ 3） 電磁轉(zhuǎn)矩方程 ()e n m st rm sm rtT p L i i i i?? （ 226） （ 4）運動方程 (227) 式 (224)(227)是矢量控制中重要的方程 式，接下來的基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制都要依據(jù)這些方程式。 異步電機(jī)矢量控制 矢量控制 (vector control)理論，是在 20 世紀(jì) 70 年代初由美國學(xué)者和德國學(xué)者各自提出的，以后在實踐中經(jīng)過改進(jìn)，形成了現(xiàn)在普遍采用的矢量控制方法，矢量控制的基本思想是：按照旋轉(zhuǎn)磁場等效的原則，通過一系列的坐標(biāo)變換 (矢量變換 )，把定子電流分解成互相垂直的勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，在交流調(diào)速系統(tǒng)中，如果能保持勵磁分量不變，控制轉(zhuǎn)矩分量，就可以像控制直流電機(jī)那樣控制交流電機(jī)了。它們的誕生使交流變頻