现代电力传动理论与技术——第四讲解读.ppt

* 第4章 驱动原理 驱动结构的通用模型如图4.15所示，表明IRTF模块是异步电机模型的核心。 * 第4章 驱动原理 前面表明可通过调节电流I来实现转矩控制，该电流由所需的参考转矩 确定，即： 4.4 转速闭环控制设计原理 然而，在实际应用中，需要对转轴转速进行控制，这就意味着需要配置一个附加的控制外环。 这种所谓的串级控制方法通常包括电流控制内环和转速控制外环，与内环相关的时间常数通常小于由机械时间常数表示的外环时间常数。 为实现转速控制器的选型，需假设一个理想的电流控制器，这意味着参考转矩与驱动的输出转矩相等。此条件下，简化的通用驱动模型如图4.23所示 4-34 式中 为电机的磁通 * 连续状态下的驱动包括一个比例积分转速控制器，经拉普拉斯变换为： 4.4 转速闭环控制设计原理 4-35 式中 为拉普拉斯算子，Kp为控制器比例系数， 为积分时间常数 。 * 在稳态正弦分析下，s可看作复变量，即复频率 。另外， 的定义为 。 在本例中，控制器由比例系数 Kp 和积分时间常数 表示，而不是电流控制器中常用的积分系数 确定控制器参数的过程，需考虑图4.23中驱动表示的拉普拉斯变换，即 4.4 转速闭环控制设计原理 式4-36的博德幅频图如图4.24所示，此处利用分段直线的渐近近似表示。 本例中的零极点均设为实数，而线性函数梯度等于20dB/decade 4-36 * 由式4-36和图4.24可知，对于高频，传递函数（幅值大小）可写为 4.4 转速闭环控制设计原理 根据式4-37，传递函数中在频率 时可达到单位增益，由此可定义转速控制环的带宽 相应地，转速控制器的比例系数为： 4-37 4-38 式中J为驱动总惯量 。 * 将式4-38代入式4-36可得 4.4 转速闭环控制设计原理 上式中的分母可写为 ，其中 分别表示阻尼频率和自然角频率，可写为： 4-39 4-40a 4-40b * 式4-39中传递函数的极点决定了模型特性，在此需要选择阻尼比 根据一般线性控制理论，通常有两种情况： 4.4 转速闭环控制设计原理 ，根据式4-40，对应于 ，该情况下两个极点s1和s2位于复平面上 ，根据式4-40，对应于 ，该情况下两个极点s1和s2位于复平面上 选择阻尼比应综合考虑驱动配置和动态响应特性。 对于上述两种 ，式4-39的阶跃响应如图4.25所示，此时的转速带宽频率为 * 对于不能从机械侧获取能量的驱动系统而言，选择相对较大的阻尼系数 尤为重要。因为这种驱动中要从超调（转速超过参考值）状态恢复必须依赖于电机/负载的机械时间常数 对于四象限驱动，需要采用临界阻尼比 或欠阻尼 ，尤其是当要求调节时间较短时（例如伺服应用） 鉴于上述条件。需谨慎选择阻尼系数 ，此时控制器参数可写为： 4.4 转速闭环控制设计原理 4-41a 4-41b * 信息科学与工程学院 现代电力传动理论与技术 二O一五年三月 * 第4章 驱动原理 本章首先介绍IRTF概念 4.1 ITF和IRTF概念 ITF符号模型 ITF符号概念如图4.1a所示，表示一个理想电磁变压器，即没有漏感、铜损或铁损，以及一次测（下标1）和二次侧绕组匝数之比为n1:n2。理 想变压器无需磁化电流，因此可看作磁化电感无穷大。 * 第4章 驱动原理 基于磁通和基于电流的理想变压器的表示形式 磁通/电流方程组[式(4.1)]是图4.1b中通用模型的基础。图4.1b中的通用模型表示所谓的基于磁通的理想变压器，这是由于以一次侧磁通矢量 作为输入 另一种称为基于电流的理想变压器则以一次测电流矢量 作为