交流伺服电机及其控制1剖析.ppt

24828B 2.5　关于感应电机的直接转矩控制 5)直接转矩控制利用电压矢量的概念，对逆变器的6个功率开关器件的导通与关断进行综合控制，在相同的控制效果下，比分相控制的逆变器开关器件开关次数少且开关损耗小。 24828B 2.2　感应电机的数学模型与坐标变换 2.2.1　矢量控制的基本思路2.2.2　在三相静止坐标系下感应电机的数学模型2.2.3　坐标变换 24828B 2.2.1　矢量控制的基本思路 由电机学中感应电机的运行原理可知，只要能实现对感应电机定子各相电流(iA、iB、iC)的瞬时控制，就能够实现对感应电机转矩的瞬时控制 24828B 2.2.2　在三相静止坐标系下感应电机的数学模型 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。1.磁链方程2.电压方程3.电磁转矩方程4.运动方程 24828B 图2-3　三相静止坐标系下的三相笼型感应电机的物理模型 24828B 1.磁链方程 (1)互感为常数(2)互感是角度θre的函数 24828B 2.电压方程 将三相定、转子绕组的电压平衡方程写成矩阵方程形式，并以微分算子P代替微分运算符号d/dt旋转电动势矩阵，由转子旋转产生，与转子转速成正比。 24828B 3.电磁转矩方程 24828B 4.运动方程 作用在电动机轴上的转矩与电动机速度变化之间的关系可以用运动方程来表达，转子与负载的转动惯量之和。 24828B 2.2.3　坐标变换 1.静止三相/两相坐标变换2.静止/旋转两相坐标变换 24828B 1.静止三相/两相坐标变换 图2-4　静止三相／两相坐标系与绕组磁动势的空间矢量 24828B 1.静止三相/两相坐标变换 图2-5　两相静止和旋转坐标系与磁动势空间矢量图 24828B 2.静止/旋转两相坐标变换 图2-6　M-T坐标系下感应电机的框图 24828B 2.3　感应电机的矢量控制 2.3.1　转子磁场定向M-T坐标系中的基本方程2.3.2　转差频率控制 24828B 2.3.1　转子磁场定向M-T坐标系中的基本方程 式(2-27)为感应电机两相同步旋转坐标系数学模型的电压方程式，式右边的4行×4列系数矩阵每一项都是占满了的，也就是说，系统仍是强耦合的。 24828B 2.3.2　转差频率控制 图2-7　电源频率的计算框图 24828B 2.3.2　转差频率控制 图2-8　电源频率的简化计算方法 24828B 2.3.2　转差频率控制 图2-9　励磁电流恒定时的电源频率计算方法 24828B 2.3.3　解耦控制 2.3.4　磁通与电流控制2.3.5　坐标变换的实现 24828B 2.3.3　解耦控制 图2-10　转子磁场定向控制感应电动机的系统框图 24828B 2.3.3　解耦控制 图2-11　解耦控制的感应电动机的系统框图 24828B 2.3.4　磁通与电流控制 图2-12　含有磁通、电流控制器的感应电机伺服系统的控制框图 24828B 2.3.5　坐标变换的实现 图2-13　从、到、、的实现框图 24828B 2.3.5　坐标变换的实现 图2-14　从、到、的实现框图 24828B 2.3.6　弱磁控制 图2-15　转子磁链的控制框图 24828B 2.3.7　M-T坐标系下感应电机矢量控制伺服系统的构成 1)位置环、速度环、电流环控制单元、磁链控制单元、解耦控制单元。2)电机转子位置、转速检测及信号处理计算单元。3)坐标变换单元。4)三相逆变单元。 24828B 图2-16　M-T坐标系下感应电机矢量控制伺服系统 24828B 2.4.1　伺服控制感应电机的等效电路 图2-17　感应电机的等效电路 24828B 2.4.1　伺服控制感应电机的等效电路 图2-18　转矩分量等效电路 24828B 2.4.1　伺服控制感应电机的等效电路 图2-19　励磁分量等效电路 24828B 2.4.3　伺服控制感应电机的特性框图与时间常数 图2-20　伺服控制感应电机的特性框图 24828B 2.5　关于感应电机的直接转矩控制 1)直接转矩控制以定子磁链作为被控制的磁链，控制过程中只涉及电机定子侧的参数，即定子电压、电流、磁链、阻抗等，所以控制效果不受转子回路参数变化的影响。2)直接转矩控制的控制运算均在定子静止坐标系中进行，不需要在旋转坐标系中对定子电流进行分解和设定，所以不需要进行静止坐标系与旋转坐标系之间的变换运算，从而明显简化了信号的处理过程，提高了控制运算的速度。 24828B 2.5　关于感应电机的直接转矩控制 3)直接转矩