金陵科技学院运动控制系统课件第2篇第6章 基于动态模型的异步电动机调速系统（2）.ppt

金陵科技学院 智能科学与控制工程学院 自动化专业 第6章 基于动态模型的异步电动机调速系统 6.4.2 旋转正交坐标系中的动态数学模型 对定子坐标系和转子坐标系同时施行旋转变换，把它们变换到同一个旋转正交坐标系dq上，dq相对于定子的旋转角速度为 6.4.2 旋转正交坐标系中的动态数学模型 图6-8 定子 、转子 坐标系到旋转正交坐标系的变换 a）定子 、转子坐标系 b）旋转正交坐标系 6.4.2 旋转正交坐标系中的动态数学模型 定子旋转变换阵 转子旋转变换阵 旋转正交坐标系中的动态数学模型 电压方程 旋转正交坐标系中的动态数学模型 磁链方程 转矩方程 旋转正交坐标系中的动态数学模型 旋转变换是用旋转的绕组代替原来静止的定子绕组，并使等效的转子绕组与等效的定子绕组重合，且保持严格同步，等效后定、转子绕组间不存在相对运动。 旋转正交坐标系中的磁链方程和转矩方程与静止两相正交坐标系中相同，仅下标发生变化。 旋转正交坐标系中的动态数学模型 两相旋转正交坐标系的电压方程中旋转电势非线性耦合作用更为严重，这是因为不仅对转子绕组进行了旋转变换，对定子绕组也施行了相应的旋转变换。 旋转正交坐标系中的动态数学模型 从表面上看来，旋转正交坐标系中的数学模型还不如静止两相正交坐标系的简单，实际上旋转正交坐标系的优点在于增加了一个输入量ω1，提高了系统控制的自由度。 旋转速度任意的正交坐标系无实际使用意义，常用的是同步旋转坐标系，将绕组中的交流量变为直流量，以便模拟直流电动机进行控制。 6.5 异步电动机在正交坐标系上的状态方程 异步电动机动态数学模型，其中既有微分方程（电压方程与运动方程），又有代数方程（磁链方程和转矩方程）。 讨论用状态方程描述的动态数学模型。 6.5.1状态变量的选取 旋转正交坐标系上的异步电动机具有4阶电压方程和1阶运动方程，因此须选取5个状态变量。 可选的状态变量共有9个，这9个变量分为5组： ①转速；②定子电流；③转子电流； ④定子磁链；⑤转子磁链。 6.5.1状态变量的选取 转速作为输出变量必须选取。 其余的4组变量可以任意选取两组，定子电流可以直接检测，应当选为状态变量。 剩下的3组均不可直接检测或检测十分困难，考虑到磁链对电动机的运行很重要，可以选定子磁链或转子磁链。 6.5.2 状态方程为状态变量 dq坐标系中的状态方程 状态变量 输入变量 输出变量 为状态变量的状态方程 笼型转子内部是短路的 电压方程 为状态变量的状态方程 转矩方程 运动方程 为状态变量的状态方程 状态方程 为状态变量的状态方程 输出方程 转子电磁时间常数 电动机漏磁系数 为状态变量的状态方程 图6-9 dq坐标系动态结构图 为状态变量的状态方程 dq坐标系蜕化为αβ坐标系，当 状态变量 输入变量 输出变量 为状态变量的状态方程 转矩方程 运动方程 为状态变量的状态方程 状态方程 为状态变量的状态方程 图6-10 αβ坐标系动态结构图 6.5.3 状态方程为状态变量 dq坐标系中的状态方程 状态变量 输入变量 输出变量 为状态变量的状态方程 状态方程 为状态变量的状态方程 转矩方程 输出方程 为状态变量的状态方程 图6-11 dq坐标系动态结构图 为状态变量的状态方程 dq坐标系蜕化为αβ坐标系，当 状态变量 输入变量 输出变量 转矩方程 为状态变量的状态方程 状态方程