三相异步电机矢量控制研究

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1、<电气开关)(2010．No．2)LA。址A。A^^ABAc=【OL~．。rOL,,】(5)￡BcLBLBbLBBBABB=npLⅡ坶[(iAi+isib+ici。)sinO+(A￡b+B。+LcALcBLccLcLcbLc。cici。)sin(+120。)+(iAi+iBi+icib)sin(0—120。)]西LALBLcLLbL。转矩的运动方程为：Lh￡bb￡bcbb^bBbc=+(6)咖。JL。ABc三。。b￡。。jLi。我们可以将上面复杂的磁链方程矩阵改写成分块其中，为负载转矩；．，为机组转动惯量。形式：异步电机的强耦合主要表现在磁链和转矩方程式S∞S∞上，既有三

2、相绕组之间的耦合，【又有，【定转子绕组间的耦【LSS：】(3)合，还存在磁场与定转子电流间+的耦一合∞C，其根源在它有一个复杂的电感矩阵，通常需要0用0坐标变换的方式加OO1，1，、J、J+l一-Lnl8一Lmsm。以改造，最后得出与三相异步电1●●机●●●等●，效●J的直流电机模1，1r型。．L=+l。一TLmm。—TLms1，1一厶一一厶一+Ll3矢量控制原理及异步电机在两相同步旋转坐标下的数学模型[2-4]1r1r+l一一埘。_Lm_Lm3．1矢量控制原理1r1rL=一+￡l一_Ln，sm。_Lm矢量控制基本思想就是在普通的三相交流电动机1r1，上设法模拟直流电机转

3、矩控制规律，在磁场定向坐标一-Lms一L一￡十lr系上，将定子电流矢量分解成产生磁通的励磁电流分厂cosOC05(0一l20。)量i和产生转矩的转矩电流分量i。，并使两分量互相￡=：=。lcos(O+120。)cosO垂直，彼此独立，并分别进行调节。这样，交流电机的【-cos(一120。)cos(O+120。)转矩控制，从原理上就和直流电机相似了，故矢量控制③转矩方程：的关键仍是对电流矢量的幅值和空间位置(频率和相根据机电能量转换原理，在多绕组电机中，线性电位)的控制。通过以上讨论，可将一个三相交流的磁感的条件下，磁场的储能和磁共能为：场系统等效为一个旋转体上的直流磁场系

4、统，以两相系统作为过渡，互相进行等效变换。故若将变频器的：：：Li(4)给定信号变换成类似于直流电机磁场系统的控制信而电磁转矩等于机械角位移变化时磁共能的变化号，就是说，假想有两个相互垂直的直流绕组处于同一旋转体上，两个绕组中分别独立的通人由给定信号分率，由最优控制原理，此时电流约束为常值，且机解得到的励磁电流i和转矩电流信号i。；同时，电机械角位移=O／n。，故有：在运行过程中三相交流系统的信号，经坐标变换，等效OWOW，丌变换为两个互相垂直的直流信号，反馈到给定的控制部分，用于修正基本的控制信号i和。。即有：3．2异步电机在两相同步旋转坐标下的数学模型通过坐标变换可将

5、异步电机在三相静止坐标系下O===的数学模型转化为两相静止坐标系和两相旋转坐标系丢等=a。下的数学模型。a如图1所示，根据两相同步坐标系和三相坐标系将电流矢量i=[之间的关系，可以得到异步电机在任意两相同步旋转i。]代人，得：坐标系d-g下的电压数学模型为：28(电气开关)(2010．No．2)咖dlL0L0咖q10L。0L咖d2L0L0。／}i咖2JL0L0L儿啦其中，为定子频率同步角速度，为转子转速，=∞，一，。为转差；=÷，L为d-q定子与转图1两相同步旋转坐标下的物理模型，】子同轴等效绕组间的互感；。=÷￡+厶=￡+ls’LUd1R1+8p一l￡。LP一1L‘-U

6、q1∞lLRl+。P1LLP为d-q坐标系定子等效两相绕组的目感；L：÷+0LP一∞1LR2+L一。L皿=L+厶，L为d-q坐标系转子等效两相绕组的自感。U∞LLP。LR2+，=rtpL(idliq2一d2iq1)(12)．．7．、，对于鼠笼异步电机而言，转子短路，则有：Ⅱ越=u磁链方程为：=0，相应的电压数学模型变为式(13)：L0￡00L0L(8)L00皿===0L0LRR屁．，．m其中，￡=÷，L为d—g定子与转子同轴等效+++厶绕组间的互感；-星m=砷-星也=一+一=。÷+厶=+厶。，L。为d-q坐标系定子等执咖咖咖m亡(咖q2一m·)效两相绕组的自感；三=+厶=

7、+，为g坐标系转子等=华(。一d啦)(14)效两相绕组的自感。转矩方程为：=npL(／'‘dli啦一越iq1)(9)为互感；L。，L为定、转子每相绕组的等效自／I3感；为电机转矩；为负载转矩；P为微分因子；i{dp啦d2：=dpr=L+,．idl，又由式(1。)的第3、4行，可得为d-q轴定子电流，ii口2为d-q轴转子电流。原电压、磁链、转矩方程阶数降低了，大大地简化了计算，方便了控制实现。=华币(15)4转子磁场定向矢量控制的实现过程】1Lm基于上述理论基础，我们可以将三相坐标下的复．杂的高阶电机数学模型通过坐标变换转化为