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带除法环节的矢量控制系统 图6-27 带除法环节的矢量控制系统结构图 转矩闭环控制 转速调节器的输出为转矩给定，除以转子磁链，得到电流转矩分量给定，由于某种原因使转子磁链减小时，通过除法环节可使电流转矩分量给定增大，尽可能保持电磁转矩不变。 用除法环节消去对象中固有的乘法环节，实现了转矩与转子磁链的动态解耦。 转矩闭环控制 图6-28 带除法环节的矢量控制系统原理框图 6.6.5 转子磁链计算 按转子磁链定向的矢量控制系统的关键是准确定向，也就是说需要获得转子磁链矢量的空间位置。 在构成转子磁链反馈以及转矩控制时，转子磁链幅值也是不可缺少的信息。 6.6.5 转子磁链计算 转子磁链的直接检测比较困难，多采用按模型计算的方法。 利用容易测得的电压、电流或转速等信号，借助于转子磁链模型，实时计算磁链的幅值与空间位置。 在计算模型中，由于主要实测信号的不同，又分为电流模型和电压模型两种。 计算转子磁链的电流模型 根据描述磁链与电流关系的磁链方程来计算转子磁链，所得出的模型叫做电流模型。 在αβ坐标系上计算转子磁链的电流模型 计算转子磁链的电流模型 图6-29 在αβ坐标系计算转子磁链的电流模型 计算转子磁链的电流模型 在mt坐标系上计算转子磁链的电流模型 计算转子磁链的电流模型 图6-30 在mt坐标系计算转子磁链的电流模型 计算转子磁链的电流模型 上述两种计算转子磁链的电流模型都需要实测的电流和转速信号，不论转速高低时都能适用。 受电动机参数变化的影响。电动机温升和频率变化都会影响转子电阻，磁饱和程度将影响电感。 这些影响都将导致磁链幅值与位置信号失真，而反馈信号的失真必然使磁链闭环控制系统的性能降低，这是电流模型的不足之处。 计算转子磁链的电压模型 根据电压方程中感应电动势等于磁链变化率的关系，取电动势的积分就可以得到磁链。 在αβ坐标系上计算转子磁链的电压模型 计算转子磁链的电压模型 图6-31 计算转子磁链的电压模型 计算转子磁链的电压模型 电压模型包含纯积分项，积分的初始值和累积误差都影响计算结果，在低速时，定子电阻压降变化的影响也较大。 电压模型更适合于中、高速范围，而电流模型能适应低速。有时为了提高准确度，把两种模型结合起来。 6.6.6磁链开环转差型矢量控制系统——间接定向 矢量控制系统中，转子磁链幅值和位置信号均由磁链模型计算获得，受到电动机参数变化的影响，造成控制的不准确性。 采用磁链开环的控制方式，无需转子磁链幅值，但对于矢量变换而言，仍然需要转子磁链的位置信号，转子磁链的计算仍然不可避免。 利用给定值间接计算转子磁链的位置，可简化系统结构，这种方法称为间接定向。 6.6.6磁链开环转差型矢量控制系统——间接定向 图6-32 磁链开环转差型矢量控制系统 6.6.6磁链开环转差型矢量控制系统——间接定向 该系统的主要特点如下： （1）用定子电流转矩分量和转子磁链计算转差频率给定信号 将转差频率给定信号加上实际转速，得到坐标系的旋转角速度，经积分环节产生矢量变换角。 6.6.6磁链开环转差型矢量控制系统——间接定向 （2）定子电流励磁分量给定信号和转子磁链给定信号之间的关系是靠式 建立的，比例微分环节在动态中获得强迫励磁效应，从而克服实际磁通的滞后。 6.6.6磁链开环转差型矢量控制系统——间接定向 磁链开环转差型矢量控制系统的磁场定向由磁链和电流转矩分量给定信号确定，没有用磁链模型实际计算转子磁链及其相位，所以属于间接的磁场定向。 矢量控制方程中包含电动机转子参数，定向精度仍受参数变化的影响，磁链和电流转矩分量给定值与实际值存在差异，将影响系统的性能。 6.6.7矢量控制系统的特点与存在的问题 矢量控制系统的特点 （1）按转子磁链定向，实现了定子电流励磁分量和转矩分量的解耦，需要电流闭环控制。 （2）转子磁链系统的控制对象是稳定的惯性环节，可以闭环控制，也可以开环控制。 （3）采用连续的PI控制，转矩与磁链变化平稳，电流闭环控制可有效地限制起、制动电流。 6.6.7矢量控制系统的特点与存在的问题 矢量控制系统存在的问题 （1） 转子磁链计算精度受易于变化的转子电阻的影响，转子磁链的角度精度影响定向的准确性。 （2） 需要进行矢量变换，系统结构复杂，运算量大。 作业 习题 6-4 习题 6-5 6.6异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统 按转子磁链定向矢量控制的基本思想 通过坐标变换，在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中，得到等效的直流电动机模型。 仿照直流电动机的控制方法控制电磁转矩与磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。 6.6异步电动机按转