【正文】 項(xiàng)屬于電磁感應(yīng)電 11 動(dòng)勢(shì)中與轉(zhuǎn)速 ? 成正比的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)。 在假定氣隙磁 正弦分布的條件下，互感值應(yīng)為： 1c os 12 0 c os( 12 0 ) 2m s m s m sL L L? ? ? ? 12A B B C CA B A CB A C m sL L L L L L L? ? ? ? ? ? ? （ 25） 10 1122ab bc c a ba c b ac m r m sL L L L L L L L? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 26） 第二類，即定子﹑ 轉(zhuǎn)子繞組間的互感，由于相互位置的變化（見圖 ）可分別表示為： c o sA a a A B b b B C c c C m sL L L L L L L ?? ? ? ? ? ? （ 27）c o s ( 1 2 0 )A b b A B c c B C a a C m sL L L L L L L ?? ? ? ? ? ? ? （ 28） c o s ( 1 2 0 )A c c A B a a B C b b C m sL L L L L L L ?? ? ? ? ? ? ? （ 29） 當(dāng)定﹑轉(zhuǎn)子兩相繞組軸線一致時(shí)，兩者之間的互感值最大，就是每相的最大互感msL ， 將式 （ 23） 到式 （ 29） 都代入式 （ 22） ，即得完整的磁鏈方程，顯然這個(gè)矩陣是比較復(fù)雜的，為了方便起見，可以將它寫成分塊矩陣的形式如下： = ss srssrs rrrrLL iLL i?? ??? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ??? （ 210） 式中 ? ? ? ?TTs A B C r a b c? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ?TTs A B C r a b ci i i i i i i i （ 211） 111112211221122m s s m s m ss s m s m s s m sm s m s m s sL L L LL L L L LL L L L??? ? ???? ? ? ???? ? ??? （ 212） 111112211221122m s r m s m sr r m s m s r m sm s m s m s rL L L LL L L L LL L L L??? ? ???? ? ? ???? ? ??? （ 213） 值得注意的是， rsL 和 srL 兩個(gè)矩陣互為轉(zhuǎn)置，且均與轉(zhuǎn)子位置角 ? 有關(guān)，它們的元素都是變參數(shù)，這是系統(tǒng)非線性的一個(gè)根源。由于折算后定、轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)相等，且各繞組間互感磁通都通過氣隙，磁阻相同，故可認(rèn)為 msL = mrL 。定子各相漏磁通所對(duì)應(yīng)的電感稱為定子漏感，由于繞組的對(duì)稱性，各相漏感值均相等； 同樣，轉(zhuǎn)子各相漏磁通則對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子漏感。 規(guī)定各繞組電壓，電流，磁鏈的的正方向符合電動(dòng)機(jī)慣性和右手螺旋定則，這時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型由下述電壓方程，磁鏈方程，轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程組成。 此時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組就等效成 圖 。在做出以下 假設(shè)： （ 1） 忽略空間諧波，三相繞組在空間互差 120176。 鑒于異步電動(dòng)機(jī)的以上特點(diǎn)，我們有必要研究一下異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。 2． 在異步電動(dòng)機(jī)中，電流乘磁通產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速乘磁通得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于它們都是同時(shí)變化的，在數(shù)學(xué)模型中，就含有兩個(gè)變量的乘積項(xiàng)，這樣一來(lái)，即使不考慮磁飽和等因素，數(shù)學(xué)模型也是非線性的。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)只有一個(gè)三相輸入電源，磁通的建立和轉(zhuǎn)速的變化是同時(shí)進(jìn)行的，為了獲得良好的動(dòng)態(tài)性能，也希望對(duì)磁通施加某種控制，使它在動(dòng)態(tài)過程中盡量保持恒定，才能產(chǎn)生較大的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。而相對(duì)于直流電機(jī)，交流電機(jī)具有以下特點(diǎn)： 1． 異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速時(shí)需要進(jìn)行電壓電流的協(xié)調(diào)控制，有電壓和電流兩個(gè)獨(dú)立的輸入變量。 7 2 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差頻率間接矢量控制交流調(diào)速系統(tǒng) 異步電機(jī)的特點(diǎn) 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差頻率 控制 的轉(zhuǎn)速閉環(huán)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的 控制思想建立在異步電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型 上，動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)不高。 而在磁鏈閉環(huán)控制的 VC系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子磁鏈反饋信號(hào)是由磁鏈模型獲得的，其幅值和相位都受到電機(jī)參數(shù) r mLT和 變化的影響，造成控制的不 準(zhǔn)確性，既然這樣 ，與其采用磁鏈閉環(huán)控制而反饋不準(zhǔn)，不如采用磁鏈開環(huán)控制，系統(tǒng)反而會(huì)簡(jiǎn)單一些。 VC 系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)如上 圖所示；圖中給定和反饋信號(hào)經(jīng)過類似于直流調(diào)速系統(tǒng)所用的控制器，產(chǎn)生勵(lì)磁電流的給定信號(hào) *mi 和電樞電流的給定信號(hào) *ti ,經(jīng)過反旋轉(zhuǎn)變換得到 ,ii??，再經(jīng)過 2/3 變換得到 ***,A B Ciii。從內(nèi)部看，經(jīng)過 3/2 變換和同步 旋轉(zhuǎn)變換，變成一臺(tái)由 mi 和 ti 輸入由 ? 輸出的直流電動(dòng)機(jī)。 把上述等效關(guān)系用結(jié)構(gòu)圖的形式畫出來(lái)，如下圖所示。所以需要對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行坐標(biāo)變換。 基于異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)態(tài)模型控制的轉(zhuǎn)差頻率矢量控制規(guī)律 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率矢 量控制是在傳統(tǒng)的直接利用轉(zhuǎn)差頻率的基礎(chǔ)上 ， 異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階，非線性，強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。在一定程度上類似于直流雙閉環(huán)系統(tǒng)，因此屬于高性能的控制系統(tǒng)。與轉(zhuǎn)速開環(huán)系統(tǒng)中按電壓成正比地直接產(chǎn)生頻率給定信號(hào)相比，加、 減 速更為平滑，且容易使系統(tǒng)穩(wěn)定。 由以上工作情況可以看出，轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)的突 出優(yōu)點(diǎn)在于頻率控制環(huán)節(jié)的輸入是轉(zhuǎn)差信號(hào)，而頻率信號(hào)是由轉(zhuǎn)差信號(hào)與實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)相加得到的。 總結(jié)起來(lái)，轉(zhuǎn)差頻率控制的規(guī)律是： （ 1）在 s sm??? 的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩 eT 基本上與 s? 成正比，條件是氣隙磁通不變。 圖 不同定子電流時(shí)恒壓頻比控制所需的電壓 頻率特性 上述關(guān)系表明，只要 sU 和 1? 及 sI 的關(guān)系符合上圖所示特性，就能保持1gE? 恒定，也就是保持 m? 恒定。 2． 保持 m? 恒定的條件： 由異步電機(jī)等效電路圖 ，可知 ????????????????????11111 )()( ???gsssgssssELjRIELjRIU （ 111） 5 可見該控制需要在 實(shí)現(xiàn)恒1gE? 控制的基礎(chǔ)上再提高電壓 SU 以補(bǔ)償定子電 壓降 。 基于異步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)模型控制的轉(zhuǎn) 差頻率控制規(guī)律 當(dāng) s? 較大時(shí)，采用式（ 14）的精確轉(zhuǎn)矩公式，其轉(zhuǎn)矩特性 ? ?esTf?? 如圖 所示，當(dāng) s? 較小時(shí)處于 穩(wěn)定運(yùn)行段，轉(zhuǎn)矩與 轉(zhuǎn)差頻率 s? 成正比，當(dāng) eT 達(dá)到最大值 maxeT 時(shí)， s?達(dá)到 maxs? 。因此，歸根結(jié)底， 控制 調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能就是控制轉(zhuǎn)矩的能力。 本文主要研究?jī)?nèi)容 轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念 本文主要介紹異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率控制方式 ，在該基礎(chǔ)上進(jìn)一步介紹轉(zhuǎn)差頻率間接矢量控制方式。二是利用冗余和容錯(cuò)技術(shù)。 。如使電力電子器件在零電壓或電流下轉(zhuǎn)換 ,即工作在所謂 “軟開關(guān)”狀態(tài)下 ,從而使開關(guān)損耗降低到零。 。 主要針對(duì)電機(jī)參數(shù)的不確定性、 純滯后或非線性耦合等特性 ,以及電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)估計(jì)的不準(zhǔn)確及參數(shù)變化的影響都會(huì)造成定向坐標(biāo)的偏移，模糊控制、 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過輸入、 輸出信息進(jìn)行仿人思維的智能化控制方法開始引入到交流調(diào)速系統(tǒng)中 ,成為交流調(diào)速控制技術(shù)新的研究方向。 (3) 轉(zhuǎn)差 功率不變型調(diào)速系統(tǒng)。因此按轉(zhuǎn)差功率處理方式的不同可以把現(xiàn)代異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)分為三類 : (1) 轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng) 。 異步電動(dòng)機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng) 的類型 由異步電動(dòng)機(jī)工作原理可知 ,從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率 mP 可分為兩部分 :一部分 ? ?1dmP s P? 是拖動(dòng)負(fù)載的有效功率 ； 另一部分是轉(zhuǎn)差功率 smP sP? ,與轉(zhuǎn)差率 s 成正比。 （ 5） 高性能，高精度的新型交流拖動(dòng)系統(tǒng)已達(dá)到同直流拖動(dòng)系統(tǒng)一樣的性能指標(biāo)。 （ 3）交流電機(jī)的體積，重量，比同等容量的直流電機(jī)小 ，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)可靠， 2 慣性小。 交流調(diào)速系統(tǒng)與直流調(diào)速系統(tǒng)相比，具有如下特點(diǎn)： （ 1）容量大 。單片微機(jī) MCS， DSP，→精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī) (Reduced Instruction Set Computer RISC)為控制核心的微機(jī)控制技術(shù)使得交流調(diào)速?gòu)哪M控制迅速走向數(shù)字控制。 1985 年 ,德國(guó)魯爾大學(xué)的 M Depenbrock 對(duì) 時(shí)空間理論的研究 ,提出了直接轉(zhuǎn)矩控制理論，以轉(zhuǎn)矩和磁通的獨(dú)立跟蹤自調(diào)整并借助于轉(zhuǎn)矩的 Band Band 控制來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和磁通直接控制。 和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù) 的提出。 20 世紀(jì) 60 年代中期 ,德國(guó) A Schonung 等人率先把通信系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù)推廣應(yīng)用于變頻調(diào)速中，即 PWM 技術(shù)。迄今為止 ,電力電子器件的發(fā)展經(jīng)歷了分立換流關(guān)斷器件（ 晶閘管元件），自關(guān)斷器件（ GTR、 GTO、 VDMOS、 IGBT） , 功率集成電路 PIC, 智能模塊 IPM,專用功率器件模塊 ASPM, 使得變頻裝置在性能與價(jià)格比上可以與直流調(diào)速裝置相媲美。 交流電動(dòng)機(jī)自 1885 年出現(xiàn)后，由于沒有理想的調(diào)速方案，因而長(zhǎng)期用于恒速拖動(dòng)領(lǐng)域， 近些年來(lái) ,科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展為交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展 創(chuàng)造了極為有利的技術(shù)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。 同時(shí) 采用轉(zhuǎn)速、 電流 轉(zhuǎn)速 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可獲得優(yōu)良的靜 ， 動(dòng)態(tài)調(diào)速特性。直流電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下運(yùn)行時(shí) ,保持勵(lì)磁電流恒定 ,可用改變 電樞電壓的方法實(shí)現(xiàn)恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速 。因此 ,調(diào)速技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。另一方面能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求控制和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。 關(guān)鍵詞 ：轉(zhuǎn)差頻率，矢量控制，異步電動(dòng)機(jī) II Induction Motor Slip Frequency Indirect Vector Control Matlab Simulation Abstract This paper focuses on the matlab simulation of the asynchronous motor speed regulation system. Firstly , this paper analyzes the main control method , basic position and working principle of the induction motor slip frequency control technology. Secondly , this paper analysis the dynamic model of asynchronous motor and further introduces the coordinate transfer and the basic principle of motor slip frequency vector control system. At the same time , the simulation work to prove its feasibility. Finally , according to analysis of the simulation results , the conclusions are as follows simply slip frequency control is always with poor load capacity , on the contrary the vector control applications can enhance the ability to regulate the motor of the torque and without voltage pensation. Key words : slip frequency , vector control , induction motor III 目錄 摘要 ..................................................................... I Abstract..........................................