电机现代控制技术.ppt

电机现代控制技术 2. 教学对象： 电机专业方向（电气工程及其自动化专业） 3. 课程性质：专业选修课. 4. 主要内容： 电机矢量控制技术与直接转矩控制技术. 5.学时分配：28学时理论教学. 6.考 试： 撰写并打印3000字以上小论文. 课堂平时考查. 无故缺课2次不评优. 论文要求：撰写格式规范； 论文内容与课程内容相关. 见示例. 异步电动机相量图 第一章 电机控制技术发展现状与发展趋势Variable Voltage And Variable Frequency; Servo control 一. 电机控制技术 1. 恒压频比控制 思路 : 优点：调节V/F的比值，磁通恒定，开环控制，简单. 易于实现, 控制 成本低. 缺点：控制精度也低. 动态性能较差. 2. 矢量控制技术 vector control 直流电动机 交流电动机 借助于坐标变换数学方法，磁通分量和转矩分量解耦，仿照直流电动机的控制，就是异步电动机矢量控制的基本思想. 3. 直接转矩控制技术 （Direct Torque Control） 直接转矩控制技术应用在永磁同步电机上的研究滞后将近十年。 大约在97年，国内展开DTC相关研究。 目前，多以理论研究为主，没有形成批量产品。 直接驱动技术 直接驱动(Diret Drive， DD)方式在电气传动中早已有之，例如磁悬浮列车等，但在 高性能机电一体化装置中，采用直接驱动的传动方式还是近十几年的事情。 典型的应用是数控机床、机器人和工业自动化生产线。 以数控机床为例，基本传动方式“旋转电机+滚珠丝杠”。 受精 度和动态性能两个方面制约。 直接驱动（零传动）能够适应和具有满足这种要求的能力， 优点1：高精度 优点2：高速和高加（减）速度 优点3：高动态响应 优点4：高机械刚度和可靠性 不足：负载扰动；发热；隔磁. 二 . 不断发展的各种控制策略 自适应控制 （model reference adaptive control ） 滑模变结构控制（sliding mode control, SMC） 最优控制系统（optimal control ） H ∞控制 模糊控制 （Fuzzy control） 人工神经网络（Artificial Neural Networks, ANN） 遗传算法GA(Genetic Algorithm) 专家控制系统（expert contol system） 电机现代控制技术 1. 矢量控制技术 2. 直接转矩控制技术 3. 无传感器控制技术 4. 直接驱动技术 5. 控制策略及智能控制 第二章 机电能量转换与电机的电磁转矩 一. 电机中机电能量转换 1. 磁能（磁场储能）：线圈通电励磁，磁通从0增长，磁链由0增长，磁场产生的总能量 2. 磁共能：以电流为自变量积分，则有 3. 二者关系如图所示 4.磁能和磁共能之和 5. 能量守恒 *机电装置能量方程： 电源输入的电能＝耦合电磁场内储能的增加＋能量损耗＋输出的机械能 *考虑各种损耗后 ： 输入的电能－电阻能量损耗＝耦合电磁场内储能的增加 ＋相应的介质能量损耗 ＋输出的机械能＋机械能量损耗 *即能量守恒： 输入的净电能=耦合场吸收的总能量+机械能的总能量 *能量的微分形式 ： 6. 机电装置 磁场轴线S 转子绕组轴线 r 7. 电机中的机电能量转换 磁能与磁共能 磁能变化 磁共能变化 转子静止不动时： 转子旋转时： 用磁共能表示： 公式说明: 当转子因微小位移引起系统磁共能发生变化时，会受到电磁转矩的作用; 转矩方向应为在恒定电流下倾使系统磁共能增加的方向. 磁能和磁共能之和为 磁路为线性（或忽略磁阻影响），则有 代入求取电磁转矩