变频器的电路结构.ppt

现在的问题是，如何求出iA、iB 、iC 与 i?、i? 和 im、it 之间准确的等效关系，这就是坐标变换的任务。 令 C3/2 表示从三相坐标系变换到两相坐标系的变换矩阵，则 （6-92） 三相—两相坐标系的变换矩阵 (6-99) 则两相静止坐标系变换到两相旋转坐标系的变换阵是 电压和磁链的旋转变换阵也与电流（磁动势）旋转变换阵相同。 两相静止—两相旋转坐标系的变换矩阵 5. 三相异步电动机在两相坐标系上的 数学模型 前已指出，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。第6.6.2节的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，两相绕组之间没有磁的耦合，仅此一点，就会使数学模型简单了许多。 （6-106a） 电压方程 性能评价（续） （3）在频率控制环节中，取 ?1 = ?s + ? ，使频率得以与转速同步升降，这本是转差频率控制的优点。然而，如果转速检测信号不准确或存在干扰，也就会直接给频率造成误差，因为所有这些偏差和干扰都以正反馈的形式毫无衰减地传递到频率控制信号上来了。 思考题： 转差频率控制的规律是什么？ 转差频率控制的变频调速系统的基本思路是什么？ 1. 问题的提出 前节论述的基于稳态数学模型的异步电机调速系统虽然能够在一定范围内实现平滑调速，但是，如果遇到轧钢机、数控机床、机器人、载客电梯等需要高动态性能的调速系统或伺服系统，就不能完全适应了。要实现高动态性能的系统，必须首先认真研究异步电机的动态数学模型。 2.7 矢量控制方式 2. 异步电动机动态数学模型的性质 （1） 直流电机数学模型的性质 直流电机的磁通由励磁绕组产生，可以在电枢合上电源以前建立起来而不参与系统的动态过程（弱磁调速时除外），因此它的动态数学模型只是一个单输入和单输出系统。 直流电机 模型 Ud n 直流电机模型变量和参数 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 。 控制理论和方法 在工程上能够允许的一些假定条件下，可以描述成单变量（单输入单输出）的三阶线性系统，完全可以应用经典的线性控制理论和由它发展出来的工程设计方法进行分析与设计。 但是，同样的理论和方法用来分析与设计交流调速系统时，就不那么方便了，因为交流电机的数学模型和直流电机模型相比有着本质上的区别。 （2） 交流电机数学模型的性质 （a）异步电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（电流）和频率两种独立的输入变量。在输出变量中，除转速外，磁通也得算一个独立的输出变量。因为电机只有一个三相输入电源，磁通的建立和转速的变化是同时进行的，为了获得良好的动态性能，也希望对磁通施加某种控制，使它在动态过程中尽量保持恒定，才能产生较大的动态转矩。 多变量、强耦合的模型结构 由于这些原因，异步电机是一个多变量（多输入多输出）系统，而电压（电流）、频率、磁通、转速之间又互相都有影响，所以是强耦合的多变量系统，可以先用右图来定性地表示。 A1 A2 Us ?1 (Is) ? ? 图6-43 异步电机的多变量、强耦合模型结构 模型的非线性 （b）在异步电机中，电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通得到感应电动势，由于它们都是同时变化的，在数学模型中就含有两个变量的乘积项。这样一来，即使不考虑磁饱和等因素，数学模型也是非线性的。 模型的高阶性 （c）三相异步电机定子有三个绕组，转子也可等效为三个绕组，每个绕组产生磁通时都有自己的电磁惯性，再算上运动系统的机电惯性和转速与转角的积分关系，即使不考虑变频装置的滞后因素，也是一个八阶系统。 总起来说，异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。 三相异步电动机的物理模型 A B C uA uB uC ?1 ? ua ub uc a b c ? 图6-44 三相异步电动机的物理模型 3. 异步电动机动态数学模型 电压方程的展开形式 （6-80） 式中，Ldi /dt 项属于电磁感应电动势中的脉变电动势（或称变压器电动势），(dL / d?)?i 项属于电磁感应电动势中与转速成正比的旋转电动势。 3. 异步电动机动态数学模型 转矩方程 （6-85） 3. 异步电动机动态数学模型 运动方程 对于恒转矩负载， （6-87） 3. 异步电动机动态数学模型 （6-88） 上