主要内容 山求理子大军 7.6异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统 7.6.1按转子磁链定向的同步旋转正交坐标系状态方程 7.6.2按转子磁链定向矢量控制的基本思想 7.6.3按转子磁链定向矢量控制系统的电流闭环控制方式 7.6.4按转子磁链定向矢量控制系统的转矩控制方式 7.6.5转子磁链计算 7.6.6磁链开环转差型矢量控制系统一间接定向 7.6.7矢量控制系统的特点与存在的问题 电气与电子工程学院自动化系
电气与电子工程学院自动化系 主要内容 7.6 异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统 7.6.1 按转子磁链定向的同步旋转正交坐标系状态方程 7.6.2 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 7.6.3 按转子磁链定向矢量控制系统的电流闭环控制方式 7.6.4 按转子磁链定向矢量控制系统的转矩控制方式 7.6.5 转子磁链计算 7.6.6 磁链开环转差型矢量控制系统——间接定向 7.6.7 矢量控制系统的特点与存在的问题
7.6.2按转子磁链定向矢量控制的基本思想 山东理子大等 等效直流电动机模型 d IA B 3/2 旋转 变换 变换 2s/2r do ic isB np L 0 )+ Lmist T 图7-15异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型 电气与电子工程学院自动化系
电气与电子工程学院自动化系 7.6.2 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 图7-15 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型
7.6.2按转子磁链定向矢量控制的基本思想 少求理子大军 ▣ 从输入输出端口看，输入为A、B、C三相电 流，输出为转速0，是一台异步电动机。 等效直流电动机模型 口从内部看，经过3/2变换和旋转变换，变成一 A 台以im和t为输入，o为输出的直流电动机。 3 旋转 变换 变换 口 绕组相当于直流电动机的励磁绕组， 2s/2 ism相当于励磁电流。 Lm ▣t绕组相当于电枢绕组，i相当于与转矩成正 T 比的电枢电流。 图7-15异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型 ▣ 为电动机内部的旋转变换角。 电气与电子工程学院自动化系
电气与电子工程学院自动化系 从输入输出端口看，输入为A、B、C三相电 流，输出为转速ω，是一台异步电动机。 从内部看，经过3/2变换和旋转变换，变成一 台以ism和 ist为输入，ω为输出的直流电动机。 m绕组相当于直流电动机的励磁绕组， ism相当于励磁电流。 t 绕组相当于电枢绕组，ist相当于与转矩成正 比的电枢电流。 θ为电动机内部的旋转变换角。 7.6.2 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 图7-15 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型
7.6.2按转子磁链定向矢量控制的基本思想 山东星工大 由状态方程式和动态结构图可知，转子磁链定向仅仅实现了定子电流两个分 量的解耦，但电流的微分方程中仍存在非线性和交叉耦合。 采用电流闭环控制，可有效抑制这一现象，使实际电流快速跟随给定值。 A Ism 2/3 电流 B 控制器 旋 跟随 3/2 旋转 等效直 流电动 变换 变换 控制 2r/2s ic 变换 s8 2s/2r 机模型 st 图7-16矢量控制系统原理结构图 电气与电子工程学院自动化系
电气与电子工程学院自动化系 2/3 图7-16 矢量控制系统原理结构图 7.6.2 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 由状态方程式和动态结构图可知，转子磁链定向仅仅实现了定子电流两个分 量的解耦，但电流的微分方程中仍存在非线性和交叉耦合。 采用电流闭环控制，可有效抑制这一现象，使实际电流快速跟随给定值
7.6.2按转子磁链定向矢量控制的基本思想 上东理子大黑 口在按转子磁链定向坐标系中计算定子电流励磁分量和转矩分量给定值，经过 反旋转变换2/2s和2/3变换得到三相电流给定值。 口通过电流闭环的跟随控制，输出异步电动机所需的三相定子电流。 sm 2/3 电流 3/2 旋转 等效直 控制器 旋转 变 变换 跟 变换 变换 流电动 控制 ic 2s/2r 机模型 r/2s st 图7-16矢量控制系统原理结构图 电气与电子工程学院自动化系
电气与电子工程学院自动化系 在按转子磁链定向坐标系中计算定子电流励磁分量和转矩分量给定值，经过 反旋转变换2r/2s和2/3变换得到三相电流给定值。 通过电流闭环的跟随控制，输出异步电动机所需的三相定子电流。 7.6.2 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 图7-16 矢量控制系统原理结构图 2/3
7.6.2按转子磁链定向矢量控制的基本思想 山东理子大黑 口忽略变频器可能产生的滞后，认为电流跟随控制的近似传递函数为1，且23变 换与电动机内部的3/2变换环节相抵消，反旋转变换2/2s与电动机内部的旋转变 换2s/2相抵消，则图7-20中虚线框内的部分可以用传递函数为1的直线代替。 ism 等效直 控制器 流电动 ⊙米 机模型 图7-16矢量控制系统原理结构图 电气与电子工程学院自动化系
电气与电子工程学院自动化系 忽略变频器可能产生的滞后，认为电流跟随控制的近似传递函数为1，且2/3变 换与电动机内部的3/2变换环节相抵消，反旋转变换2r/2s与电动机内部的旋转变 换2s/2r相抵消，则图7-20中虚线框内的部分可以用传递函数为1的直线代替。 7.6.2 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 图7-16 矢量控制系统原理结构图 2/3
7.6.2按转子磁链定向矢量控制的基本思想 山求理子大军 口矢量控制系统就相当于直流调速系统。 口矢量控制交流变压变频调速系统在静、动态性能上可以与直流调速系 统媲美。 /sm 等效直 制器 流电动 机模型 ist 图7-17简化后的等效直流调速系统 电气与电子工程学院自动化系
电气与电子工程学院自动化系 图7-17 简化后的等效直流调速系统 7.6.2 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 矢量控制系统就相当于直流调速系统。 矢量控制交流变压变频调速系统在静、动态性能上可以与直流调速系 统媲美
7.6.2按转子磁链定向矢量控制的基本思想 山东理子大黑 口如何实现电流的闭环控制呢？ IA 旋转 2/3 电流 旋转 等效直 控制器 3/2 变 变换 跟随 变换 流电动 控制 变换 2s/2r 机模型 2r/2s ic IsB st 图7-16矢量控制系统原理结构图 电气与电子工程学院自动化系
电气与电子工程学院自动化系 如何实现电流的闭环控制呢？ 7.6.2 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 图7-16 矢量控制系统原理结构图 2/3
主要内容 山求程子大军 7.6异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统 7.6.1按转子磁链定向的同步旋转正交坐标系状态方程 7.6.2按转子磁链定向矢量控制的基本思想 7.6.3按转子磁链定向矢量控制系统的电流闭环控制方式 7.6.4按转子磁链定向矢量控制系统的转矩控制方式 7.6.5转子磁链计算 7.6.6磁链开环转差型矢量控制系统—间接定向 7.6.7矢量控制系统的特点与存在的问题 电气与电子工程学院自动化系
电气与电子工程学院自动化系 主要内容 7.6 异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统 7.6.1 按转子磁链定向的同步旋转正交坐标系状态方程 7.6.2 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 7.6.3 按转子磁链定向矢量控制系统的电流闭环控制方式 7.6.4 按转子磁链定向矢量控制系统的转矩控制方式 7.6.5 转子磁链计算 7.6.6 磁链开环转差型矢量控制系统——间接定向 7.6.7 矢量控制系统的特点与存在的问题
7.6.3按转子磁链定向矢量控制系统的电流闭环控制方式 山东理子大军 转子磁链环节为稳定的惯性环节，可以采用闭环控制，也可以采用开环 控制方式；而转速通道存在积分环节，必须加转速外环使之稳定。 Lm Ts+1 电流闭 环控制 ist Lm np Lr np T 图7-22电流闭环控制后的系统结构图 电气与电子工程学院自动化系
电气与电子工程学院自动化系 7.6.3 按转子磁链定向矢量控制系统的电流闭环控制方式 图7-22 电流闭环控制后的系统结构图 转子磁链环节为稳定的惯性环节，可以采用闭环控制，也可以采用开环 控制方式；而转速通道存在积分环节，必须加转速外环使之稳定