现代电气控制技术-PPT课件.ppt

伺服控制器接受CNC主机的速度命令信号，又从测速发电机获得当前转子旋转速度的反馈信息，可以完成速度闭环控制。功率开关控制电路根据转子位置传感器的磁极位置信息控制功率开关切换并完成PWM调制，保证定子绕组获得理想的旋转磁场，拖动转子连续稳定地旋转，即可实现高档数控装置的交流伺服驱动。**11.3.2三相异步电动机的矢量变换控制1.矢量变换控制的基本思想三相异步电动机的内部电磁关系十分复杂，定子电压、电流、频率和磁通、转矩之间的对应关系要用一系列的复杂矩阵才能表达，因此，实现异步电动机的精确控制难度相当大。矢量变换控制提供了将交流电动机的数学模型通过矩阵变换等效为直流电动机进行控制的基本思想，才使交流电动机在理论和实践上获得了比直流电动机更优越的调速性能。**由三相异步电动机的原理可知，当定子三相绕组在空间分布上互差120°并通以时间上互差120°的三相正弦交流电iU、iV、iW时，在空间上会建立一个转速为n1的旋转磁场，如图11-33(a)所示。事实上，产生旋转磁场不一定非要三相绕组，取空间上相互垂直的两相绕组α、β，且在α、β绕组中通以互差90°的两相平衡交流电流iα、iβ时，也能建立一个旋转磁场，如图11-33(b)所示。当该旋转磁场的大小和转向与三相绕组产生的旋转磁场相同时，则认为iα、iβ与iU、iV、iW等效。**因上述两图中产生两个旋转磁场的定子绕组都是静止的，因而可将图11-33(a)称为三相静止轴系，将11-33图(b)称为两相静止轴系，这是从三相静止轴系iU、iV、iW等效变换到两相静止轴系iα、iβ的变换思路。**图11-33等效交流电机绕组和直流电机绕组(a)三相静止轴系；(b)两相静止轴系；(c)两相旋转轴系**图11-33(c)中也有两个空间上相互垂直的绕组M、T，如分别通入直流电流im、it，则可以建立一个不会旋转的磁场，但如果让M、T轴都以n1的同步速旋转起来，也可以获得与上述两图同样效果的旋转磁场。图11-33(c)被称为两相旋转轴系，在该轴系中，因为使用两个互相独立的直流电流im、it进行控制，im为励磁分量，it为转矩分量，所以可以实现类似于直流电动机的控制性能。**矢量变换控制的基本思想是通过数学上的坐标变换，先把交流三相绕组的电流iU、iV、iW等效变换为交流两相绕组的电流iα、iβ，称为3/2变换；再把两相交流电流iα、iβ等效变换成两相旋转轴系M、T的直流电流im、it。实质上就是通过数学变换把三相交流电动机的定子电流iU、iV、iW分解成转矩分量和励磁分量，以便像直流电动机那样实现精确控制。要进行矢量变换控制的矩阵运算，除了需要实时检测定子的三相电流之外，还需要直接或间接检测转子速度、磁通等许多变量，需要多位、高速的微处理器才能完成运算。**2.矢量变换控制的应用由于机电一体化技术的发展，矢量控制在各类电动机的控制中均获得普遍应用。矢量变换控制对于三相异步电动机，主要用于变频器—电动机调速系统或交流伺服系统（尤其是在大功率伺服场合）。**(1)采用矢量变换控制的变频器—电动机调速系统。要实现精确控制交流电动机速度的矢量变换算法，需要高性能的实时运算控制芯片。图11-34为一个基于DSP芯片的矢量变换控制变频器—电动机调速系统原理框图。**图11-34基于DSP的矢量变换控制变频器—电动机调速系统原理框图**系统主电路采用交—直—交电压型的通用变频器主电路；功率开关器件采用智能功率模块IPM，该模块将六个IGBT功率开关和必要的外围电路、驱动电路封装在一起，减小了变频器的体积，提高了变频系统的性能与可靠性。控制电路由16位的DSP、信号检测电路、驱动保护电路等组成。DSP称为数字信号处理器，可适用于工业电机驱动，TMS320x24x系列芯片是专门为电机的数字化控制而设计的，具有每秒执行20兆条指令的运算能力，比传统16位微处理器芯片性能强大得多。**芯片内的事件管理器可以为所有电机类型用户提供