基于运动电动势控制的感应电动机调速理论研究

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1、中文摘要感应电动机是一类重要而复杂的机电能量转换装置，是工业生产的主要动力。机电能量转换原理是机电能量转换装置共同遵循的普遍规律，是研究和分析旋转电机的重要工具。本文根据机电能量转换原理和坐标变换理论，从运动电动势和磁场的角度，对感应电动机的调速方法进行了分析研究，其主要工作如下：分析了感应电动机在任意参考坐标系中的功率平衡关系，阐明了参考坐标系功率的物理意义和特性，证明了感应电动机无源性控制中分离出的“无功力”主要是由坐标变换产生的，从而明确了“无功力”的物理意义。提出了感应电动机变频调速的运动电动势控

2、制的观点，证明了转子磁场定向不仅实现了电磁转矩和磁链的解耦，而且实现了转子变压器电动势和运动电动势的解耦；转矩和速度控制可以通过控制转子运动电动势来实现。建立了基于运动电动势控制的感应电动机磁场定向统一数学模型，提出了基于运动电动势控制的统一磁场定向电流矢量控制方法。分析和仿真结果表明该控制方法简单易行，具有良好的动态性能。提出了基于运动电动势控制的感应电动机统一磁场定向电压矢量控制方法，建立了基于运动电动势控制的转子磁场定向和定子磁场定向电压矢量控制系统。分析和仿真结果表明，该方法不仅具有良好的动态性能

3、，而且实现的定子磁场定向电压矢量控制的结构更为简单。提出了电动机调速的磁场控制的观点，从磁场的角度，分析了传统的磁场定向控制、磁场加速法、直接转矩控制和基于运动电动势控制的磁场定向控制等方法之间的内在区别和联系。分析结果表明磁场定向只是实现磁场有效控制的手段，但不是唯一途径。建立了基于定子电流矢量定向的双馈电机数学模型以及转子磁链、定子磁链和气隙磁链的估计器，避免了定、转子电阻对磁链估计的影响。仿真结果表明，提出的估计器对定、转子电阻具有很强的鲁棒性。关键词：感应电动机调速机电能量转换运动电动势无功力磁场

4、定向控制电流矢量定向ABSTRACTInductionmotor．theSO—calledworkhorseofindustry，isonekindofimportantandcomplexelectromechanicalenergyconvener．Theprincipleofelectromechanicalenergyconversionisthebasicprincipleofelectromechanicalenergyconverterandanimportanttoolforrotatin

5、gelectricalmachineanalysis．Basedontheprincipleofelectromechanicalenergyconversionandreferenceframetransformationtheory，thespeedcontrolmethodsforinductionmotorarestudiedfromviewpointsofmotionalelectromotiveforce(MEMF)andmagneticfieldinthisdissertation，Them

6、aincontribmions￡1．Tesummarizedasfollows．Thepowerbalanceofinductionmotorinarbitraryreferenceframeisanalyzed．Thephysicalmeaningandcharacteristicofreferenceframepowerareillustratedindetail．Itisverifiedthatthe“worklessforces”inpassivity-basedcontrolofinductio

7、nmotorisduetoreferenceframetransformationandthephysicalmeaningof‘‘worklessforces”isgiven．TheviewpointofcontrolofMEMFinvariable—frequencyinductionmotordriveispresented．Itisprovedthatrotorfieldorientationdecouplesnotonlyfluxlinkageandtorquebutalsotransforme

8、relectromotiveforce(TEMF)andMEMFinrotor．Thecontroloftorqueandspeedinvariable—frequencyinductionmotordrivecarlachievebycontrolofrotorMEMF．Theuniversalfield．orientedmodelofinductionmotorbasedoncontrolofMEMFiSproposed．