直接转矩控制与矢量控制.ppt

按转子磁链定向的意义式（5-19）表明，转子磁链仅由定子电流励磁分量产生，与转矩分量无关，从这个意义上看，定子电流的励磁分量与转矩分量是解耦的。式（5-19）还表明，?r与ism之间的传递函数是一阶惯性环节，时间常数为转子磁链励磁时间常数，当励磁电流分量ism突变时，?r的变化要受到励磁惯性的阻挠，这和直流电机励磁绕组的惯性作用是一致的。第62页，共98页，星期日，2025年，2月5日第63页，共98页，星期日，2025年，2月5日由式（5-20）和式（5-19）可分别得转差角频率公式第64页，共98页，星期日，2025年，2月5日式（5-21）是在任意选取的MT坐标内电磁转矩的表达式，无论对动态还是稳态都是适用的式（5-22）是在已沿转子磁场定向的特定MT坐标内电磁转矩表达式，在转子磁场恒定或者变化时都适用。式（5-23）是在沿磁场定向的特定MT坐标内转子磁场恒定，即电机稳态运行时的电磁转矩表达式第65页，共98页，星期日，2025年，2月5日式（5-19）、（5-24）和（5-22）构成矢量控制基本方程式，按照这些关系可将异步电机的数学模型绘成图5-11中的形式，图中前述的等效直流电机模型（见图5-8）被分解成?和?r两个子系统。可以看出，虽然通过矢量变换，将定子电流解耦成ism和ist两个分量，但是，从?和?r两个子系统来看，由于T同时受到ist和?r的影响，两个子系统仍旧是耦合着的。第66页，共98页，星期日，2025年，2月5日电流解耦数学模型的结构3/2VR×?图5-11异步电动机矢量变换与电流解耦数学模型第67页，共98页，星期日，2025年，2月5日按照图5-9的矢量控制系统原理结构图模仿直流调速系统进行控制时，可设置磁链调节器A?R和转速调节器ASR分别控制?r和?，如图5-12所示。为了使两个子系统完全解耦，除了坐标变换以外，还应设法抵消转子磁链?r对电磁转矩Te的影响。第68页，共98页，星期日，2025年，2月5日电流控制变频器÷异步电机矢量变换模型图5-12矢量控制系统原理结构图第69页，共98页，星期日，2025年，2月5日iqsin?i???Fs?sidcos??ididsin?iqcos?iβiqdq?图5-4两相静止和旋转坐标系与磁动势（电流）空间矢量第30页，共98页，星期日，2025年，2月5日图5-4中，两相交流电流i?、i?和两个直流电流id、iq产生同样的以同步转速?s旋转的合成磁动势Fs。由于各绕组匝数都相等，可以消去磁动势中的匝数，直接用电流表示，例如Fs可以直接标成is。但必须注意，这里的电流都是空间矢量，而不是时间相量。第31页，共98页，星期日，2025年，2月5日d，q轴和矢量Fs（is）都以转速?s旋转，分量id、iq的长短不变，相当于d，q绕组的直流磁动势。但?、?轴是静止的，?轴与d轴的夹角?随时间而变化，因此is在?、?轴上的分量的长短也随时间变化，相当于绕组交流磁动势的瞬时值。由图5-4可见，i?、i?和id、iq之间存在下列关系第32页，共98页，星期日，2025年，2月5日2s/2r变换公式第33页，共98页，星期日，2025年，2月5日写成矩阵形式，得（5-8）（5-9）是两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系的变换阵。式中两相旋转—两相静止坐标系的变换矩阵第34页，共98页，星期日，2025年，2月5日对式（5-8）两边都左乘以变换阵的逆矩阵，即得(5-10)第35页，共98页，星期日，2025年，2月5日(5-11)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第36页，共98页，星期日，2025年，2月5日is(Fs)?s?sidiqdq令矢量is和d轴的夹角为?s，已知id、iq，求is和?s，就是直角坐标/极坐标变换，简称K/P变换（图5-5）。4.直角坐标/极坐标变换（K/P变换）图5-5K/P变换空间矢量第37页，共98页，星期日，2025年，2月5日显然，其变换式应为（5-12）（5-13）第38页，共9