相永磁同步電動機矢量控制(2)(參考版)
2025-05-14 21:44本頁面
【正文】 。因為sψ 和si在電動機內客觀存在，當參考軸系改變時，并不能改變兩者間的作用關系和轉矩值，所以式 (3 59) 對 A B C 軸系和 dq 軸系均適用。 37 37 現(xiàn)代電機控制技術 第 3章 三相永磁同步電動機矢量控制 37 可將式 (3 57) 表示為 )j()j(qdqdeiipt ???? ?? ( 3 58 ) 于是有 sseiψ ?? pt ( 3 59 ) 此式為 電磁轉矩矢量方程 。 例如，在恒轉矩運行區(qū)， 通過 控制 β 角，使其發(fā)生在 ??? β2π 范圍內，可提高轉矩值；在恒功率運行區(qū)，通過調整和控制 β 角可以提高輸出轉矩和擴大速度范圍。 勵磁轉矩 磁阻轉矩 合成轉矩 35 35 現(xiàn)代電機控制技術 第 3章 三相永磁同步電動機矢量控制 35 根據(jù)圖 1 19 已得三相凸極同步電動機的電磁轉矩為 ????????? βiLLβiψpt s i n 2)(21s i n2sqdsfe ( 3 54 ) 顯然，式 ( 3 54 ) 同樣適用于插入式和內裝式 P MS M ，只是此時轉子磁場不是由轉子勵磁線圈產(chǎn)生的，而是由永磁體提供的。 圖 3 16 te β 特性 曲線 可以看出： 當 β 角小于 2π 時，磁阻轉矩為負值，具有制動性質； 當 ? 角大于 2π 時，磁阻轉矩為正值，具有驅動性質。 圖 3 9b 和圖 3 15 中， E0是永磁勵磁磁場產(chǎn)生的運動電動勢，即有 3frfr0?ωΨωE ?? ( 3 52 ) 由式 (3 52) ，可得 0mdrf3ELωi ? ( 3 53 ) 通過空載試驗可確定 E0和 ωr，如果已知mdL ，便可求得等效勵磁電流fi 。 將式 ( 3 48 ) 和式 ( 3 4 9 ) 各量除以 3 就變?yōu)?了 正弦量有效值 ， 再將兩 式 兩 邊同乘以tsje?， 就 相當于將 兩式 中的 （空間）矢量轉換為（ 時間 ）相量， 可 將 圖 3 12 所示的 空間復平面轉換為時間復平面， 且同取 A 軸為時間參考軸， t = 0 時， d 軸與 A 軸重合，參考相量為 )(ffI??ψ 。對于面裝式 P M S M ，可將圖 3 1 5a 表示為圖 3 15b 的形式，此圖與圖 3 9b 形式相同。與圖 3 9a 比較，可以看出，由于交、直軸磁路不對稱（磁導不同），已將定子電流（磁動勢）矢量 )(ssfi 分解為交軸分量 )(jqqfi 和直軸分量)(ddfi ，這實際上體現(xiàn)了雙反應理論的分析方法。 30 30 現(xiàn)代電機控制技術 第 3章 三相永磁同步電動機矢量控制 30 在 正弦 穩(wěn) 態(tài) 下， 式 ( 3 44 ) 和式 ( 3 45 ) 則變?yōu)? qqrdsdiLωiRu ?? ( 3 46 ) 0ddrqsqeiLωiRu ??? ( 3 47 ) 此時，srωω ? ，sω 為電源電角頻率。 將式 (3 35) 中的各矢量以坐標分量表示，可得電壓分量方程為 qrddsdddψωtψiRu ??? ( 3 36 ) drqqsqddψωtψiRu ??? ( 3 37 ) 可將式 (3 36) 和式 (3 3 7) 表示為 qqrdddsdddiLωtiLiRu ??? ( 3 38 ) )(ddfddrqqqsq????? iLωtiLiRu ( 3 39 ) 28 28 現(xiàn)代電機控制技術 第 3章 三相永磁同步電動機矢量控制 28 圖 3 12 中，由于mdmfLL ? ，可將f? 表示為fmdfmffiLiL ??? ，于是可將磁鏈方程 (3 29) 和 (3 30 ) 寫為 fmddmddsdiLiLiL ????? ( 3 40 ) qmqqsqiLiL ???? ( 3 41 ) 將式 (3 40) 和式 (3 41) 代入式 (3 3 6) 和式 (3 37 ) ，可得 qqrdmds σdsddd)( iLωtiLLiRu ???? ( 3 42 ) fmdrddrqmqs σqsqdd)( iLωiLωtiLLiRu ????? ( 3 43 ) 在已知電感?sL 、mdL 、mqL 和fi 情況下，由電壓方程 (3 42) 和式 (3 43) 可得如圖 3 13 所示的等效電路。同三相感應電動機一樣，通過矢量變換可將 A B C 軸系內定子電壓矢量方程 (3 1 3) 變換為以 dq 軸系表示的矢量方程。 圖 3 1 2 同步旋轉 dq 軸系 26 26 現(xiàn)代電機控制技術 第 3章 三相永磁同步電動機矢量控制 26 于是，在 dq 軸方向上的磁場則分別為 fddd?? ?? iL ( 3 29 ) qqqiL?? ( 3 30 ) 式中，mdsdLLL ???，稱為直軸同步電感；mqsqLLL ???，稱為交軸同步電感。圖中，將單軸線圈 s 分解為 dq軸系上的雙軸線圈 d 和 q ，每個軸線圈的有效匝數(shù)仍與單軸線圈相同。對于插入式永磁同步電動機，同樣可采用這種分析方法，為此可采用圖 3 7b 中的 dq 軸系來構建數(shù)學模型。在幅值相同的 )(ssfi 作用下，因相位角不同，產(chǎn)生的電樞反應磁場不會相同，等效勵磁電感不再是常值，而隨 ? 角的變化而變化，這給定量計算電樞反應磁場和分析電樞反應作用帶來很大困難。這說明在轉矩的矢量控制中，控制的是定子電流矢量si 的幅值和相對f
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