金陵科技学院运动控制系统课件第2篇第8章 同步电动机变压变频调速系统（2）.ppt

8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统 按气隙磁链定向 8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统 以A轴为参考坐标轴，则d轴的位置角为 可以通过电机轴上的位置传感器BQ测得或通过转速积分得到。 定子电流空间矢量与A轴的夹角 8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统 定子电流空间矢量与A轴夹角的期望值 若使功率因数等于1 8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统 由定子电流空间矢量的期望值和相位角的期望值，可以求出三相定子电流给定值 8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统 图8-22 同步电动机矢量运算器 8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统 图8-23 可控励磁同步电动机基于电流模型的矢量控制系统 8.4.2可控励磁同步电动机按气隙磁链定向矢量控制系统 同步电动机常常是凸极的，其直轴和交轴磁路不同，因而电感值也不一样。 转子中的阻尼绕组、定子绕组电阻及漏抗对系统性能有一定影响。 实际系统矢量运算器的算法要复杂得多。 8.4.3正弦波永磁同步电动机矢量控制系统 正弦波永磁同步电动机具有定子三相分布绕组和永磁转子，在磁路结构和绕组分布上保证定子绕组中的感应电动势具有正弦波形，外施的定子电压和电流也应为正弦波。 永磁同步电动机一般没有阻尼绕组，转子由永磁体材料构成，无励磁绕组。 永磁同步电动机具有幅值恒定、方向随转子位置变化的转子磁动势。 8.4.3正弦波永磁同步电动机矢量控制系统 图8-24 永磁同步电动机物理模型 8.4.3正弦波永磁同步电动机矢量控制系统 假想转子由一般导磁材料构成，带有一个虚拟的励磁绕组，通以虚拟的励磁电流，产生的转子磁动势与永磁同步电动机的转子磁动势相等。 永磁同步电动机可以与一般的电励磁同步电动机等效，唯一的差别是虚拟励磁电流恒定。 虚拟励磁绕组等效电感 8.4.3正弦波永磁同步电动机矢量控制系统 永磁同步电动机定子电压 考虑凸极效应时，磁链方程 8.4.3正弦波永磁同步电动机矢量控制系统 转矩方程 将磁链方程代入电压方程 8.4.3正弦波永磁同步电动机矢量控制系统 永磁同步电动机的状态方程为 与电励磁的隐极式同步电动机相比较，隐极式永磁同步电动机的数学模型阶次低，非线性强耦合程度有所减弱。 8.4.3正弦波永磁同步电动机矢量控制系统 永磁同步电动机常采用按转子磁链定向控制， 代入转矩方程，得 8.4.3正弦波永磁同步电动机矢量控制系统 在基频以下的恒转矩工作区中，控制定子电流矢量使之落在q轴上，即 磁链方程为 电磁转矩方程 8.4.3正弦波永磁同步电动机矢量控制系统 图8-25 永磁同步电动机转子磁链定向空间矢量图 a）恒转矩调速 b）弱磁恒功率调速 8.4.3正弦波永磁同步电动机矢量控制系统 三相电流给定值 8.4.3正弦波永磁同步电动机矢量控制系统 图8-26 按转子磁链定向的永磁同步电动机矢量运算器 金陵科技学院 智能科学与控制工程学院 自动化专业 电力拖动自动控制系统 —运动控制系统 第8章 同步电动机变压变频调速系统 8.4同步电动机矢量控制系统 通过坐标变换，把同步电动机等效成直流电动机，再模仿直流电动机的控制方法进行控制。 在同步电动机矢量控制系统中，为了准确地定向，需要检测转子位置。 因此，同步电动机矢量控制变频调速也可归属于自控变频同步电动机调速系统。 8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型 作如下假定： （1）忽略空间谐波，设定子三相绕组对称，所产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布； （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。 8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型 定子三相绕组是静止的，转子以角速度旋转，转子上的励磁绕组在励磁电压供电下流过励磁电流。 沿励磁磁极的轴线为d轴，与d轴正交的是q轴，dq坐标系固定在转子上，与转子同步旋转。 阻尼绕组是多导条类似笼型的绕组，等效成在d轴和q轴各自短路的两个独立的绕组。 8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型 图8-18 带有阻尼绕组的同步电动机物理模型 8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型 考虑同步电动机的凸极效应和阻尼绕组，同步电动机的定子电压方程为 8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型 转子电压方程 8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型 按照坐标变换原理，将定子电压方程从ABC三相坐标系变换到dq二相旋转坐标系。 定子电压方程 8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型 在dq两相旋转坐标系上的磁链方程为 8.4.1可控励磁同步电动机动态数学模型 同步电动机