第7章动态模型的异步电动机调速试题.ppt

本章内容 异步电动机的数学模型的性质 三相异步电动机的坐标变换 异步电动机的动态数学模型 异步电动机在按转子磁链定向的矢量控制系统 基于动态模型按定子磁链控制的直接转矩控制调速系统 矢量控制与直接转矩控制的比较 矢量控制系统通过矢量变换和按转子磁链定向，得到等效直流电动机模型，然后模仿直流电动机控制。 直接转矩控制系统利用转矩偏差和定子磁链幅值偏差的符号，根据当前定子磁链矢量所在的位置，直接选取合适的定子电压矢量，实施电磁转矩和定子磁链的控制。 7.1 异步电动机动态数学模型的性质 输入变量——电枢电压 Ud ； 输出变量——转速 n ； 控制对象参数： 机电时间常数 Tm ； 电枢回路电磁时间常数 Tl ； 电力电子装置的滞后时间常数 Ts 。 交流电机数学模型的性质 （1）异步电动机变压变频调速时需要进行电压（或电流）和频率的协调控制，有电压（或电流）和频率两种独立的输入变量。在输出变量中，除转速外，磁通也是一个输出变量。 7.1.2 三相异步电动机的多变量非线性数学模型 假设条件： （1）忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间互差120°电角度，所产生的磁动势沿气隙周围按正弦规律分布； （2）忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的； （3）忽略铁心损耗； （4）不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。 物理模型 1. 电压方程 电压方程的矩阵形式 2. 磁链方程 电感的种类和计算 定子漏感 Lls ——定子各相漏磁通所对应的电感，由于绕组的对称性，各相漏感值均相等； 转子漏感 Llr ——转子各相漏磁通所对应的电感。 定子互感 Lms——与定子一相绕组交链的最大互感磁通； 转子互感 Lmr——与转子一相绕组交链的最大互感磁通。 互感表达式 第二类变化位置绕组的互感 磁链方程 电压方程的展开形式 3. 转矩方程 转矩方程的三相坐标系形式 注意：上述公式是在线性磁路、磁动势在空间按正弦分布的假定条件下得出来的，但对定、转子电流对时间的波形未作任何假定，式中的 i 都是瞬时值。 因此，上述电磁转矩公式完全适用于变压变频器供电的含有电流谐波的三相异步电机调速系统。 4. 电力拖动系统运动方程 对于恒转矩负载，D = 0 ， K = 0 ，则 5. 三相异步电机的数学模型 异步电机数学模型的下列具体性质： （1）异步电机可以看作一个双输入双输出的系统，输入量是电压向量和定子输入角频率，输出量是磁链向量和转子角速度。电流向量可以看作是状态变量，它和磁链矢量之间的关系由式 确定。 7.2 三相异步电动机的坐标变换 虽已推导出异步电机的动态数学模型，但要分析和求解这组非线性方程显然十分困难。在实际应用中必须设法简化，简化的基本方法是坐标变换。 直流电机的物理模型 分析结果 虽然电枢本身是旋转的，但其绕组通过换向器电刷接到端接板上，电刷将闭合的电枢绕组分成两条支路。当一条支路中的导线经过正电刷归入另一条支路中时，在负电刷下又有一根导线补回来。 交流电机的物理模型 （2）等效的两相交流电机绕组 除单相以外，二相、三相、四相、…… 等任意对称的多相绕组，通以平衡的多相电流，都能产生旋转磁动势，当然以两相最简单。 （3）旋转的直流绕组与等效直流电机模型 等效的概念 注意：就图c 的 M、T 两个绕组而言，当观察者站在地面看上去，它们是与三相交流绕组等效的旋转直流绕组；如果跳到旋转着的铁心上看，它们就的的确确是一个直流电机模型了。这样，通过坐标系的变换，可以找到与交流三相绕组等效的直流电机模型。 2. 三相--两相变换（3/2变换） A 轴和 ? 轴重合。设三相绕组每相有效匝数为N3，两相绕组每相有效匝数为N2，各相磁动势为有效匝数与电流的乘积，其空间矢量均位于有关相的坐标轴上。由于交流磁动势的大小随时间在变化着，图中磁动势矢量的长度是随意的。 写成矩阵形式，得 如果三相绕组是Y形联结不带零线，则有 iA+iB+iC=0，或 iC=?iA?iB 。 3. 两相—两相旋转变换（2s/2r变换） 两相交流电流 i?、i? 和两个直流电流 im、it 产生同样的以同步转速?1旋转的合成磁动势 Fs。由于各绕组匝数都相等，消去磁动势中的匝数，直接用电流表示，Fs 可以直接标成 is。 异步电机的数学模型比较复杂，坐标变换的目的就是要简化数学模型。异步电机数学模型是建立在三相静止的ABC坐标系上的，如果把它变换到两相坐标系上，由于两相坐标轴互相垂直，两相绕组之间