電動(dòng)汽車(chē)異步電機(jī)矢量控制原理

1、定子則定子和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的定轉(zhuǎn)子電路示意圖13.3異步電機(jī)的電勢(shì)平衡當(dāng)異步電機(jī)的定子繞組接至對(duì)稱(chēng)的三相電源，便有三相 電流流通9產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)F9并建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)B.由于磁場(chǎng)分布情況極為復(fù)雜，磁勢(shì)不僅包含基波分量， 還包含有高次諧波，為了便于建立其數(shù)學(xué)模型，把磁通 分為主磁通皿和漏磁通°。主磁通Cm切割定轉(zhuǎn)子繞組并感應(yīng)電勢(shì)，在定子繞組感應(yīng) 電勢(shì)為E,漏磁通。僅切割定子繞組感應(yīng)電勢(shì)為E“E744fNkw®m Ey = -jxia13.3異步電機(jī)的電勢(shì)平衡1、定子繞組電壓平衡方程： 各相量正方向均據(jù)變壓器慣例, 的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式如下：° 1 一 E +厶（尺+丿力2

2、、轉(zhuǎn)子繞組的電動(dòng)勢(shì)設(shè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為m氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)速度為nrn9故轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2和電流I?的頻率為:60 60轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后，由轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn) 磁動(dòng)勢(shì)F2相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為：=snx6O/260sf斤2 =PP轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后，從電路角度看，最主要不同之處在于轉(zhuǎn)子頻率f 2隨轉(zhuǎn)速而變化了。它影響到轉(zhuǎn)子電動(dòng) 勢(shì)E?和漏抗隨之變化。令左2$表示轉(zhuǎn)動(dòng)后的電動(dòng)勢(shì)，兀2亦表示轉(zhuǎn)動(dòng)后的漏抗, 則 E2=4.44f2kw2(/)m=sE2兀 2g=2 吋丄2 尸2 7isfl2=sx2a式中巧、5一轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和漏抗。 當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，s=l,n=0J2=fi，當(dāng)加訕時(shí),£=0

3、轉(zhuǎn)動(dòng)后的轉(zhuǎn)子電壓平衡方程式可寫(xiě)成:0=E2s2(R2十j七2as R?+j 2asZ?2 + jX"sE尺2 + jsX"13.4異步電機(jī)的磁勢(shì)平衡設(shè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為弘 氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)速度 為mm故轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2和電流耳的頻率為：60/I】60轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)后，由轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn) 磁動(dòng)勢(shì)巧相對(duì)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為：=snxTl° =- P60/26舸、P因?yàn)檗D(zhuǎn)子自身以轉(zhuǎn)速Z7旋轉(zhuǎn)，故轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn) 磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)速為：nxn+ n = sn+n =n + n = n由此可見(jiàn)，不論轉(zhuǎn)子自身的轉(zhuǎn)速n如何，由轉(zhuǎn)子電流 【2產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和由定子電流所

4、產(chǎn)生的 定子基波旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子的磁勢(shì):F2=xQ.9xi22P前己分析，不論轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速如何，磁勢(shì)平衡式仍成立有 Fl + F2=Fm 或 Fl = Fm -F2N 山¥2 j12PHIm.二加c 小 N、kw ；_x09x/. =?-x0.9xx0.9x2p 12p m 2i _ j m22W2 if 1 I m 7T72miNikwl13.5異步電機(jī)的等效電路一、頻率折算前面列出的定、轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)平衡方程式，它們的 頻率不同，而不同頻率的物理量所列出的方程式 不能聯(lián)立求解，因此需要對(duì)轉(zhuǎn)子電路進(jìn)行頻率折 算，使與定子電路有相同頻率。上節(jié)已討論過(guò),*轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，定、轉(zhuǎn)子

5、具有相同 頻率，故等效的轉(zhuǎn)子電路應(yīng)該是靜止不動(dòng)的.只要保持頻率折算后的轉(zhuǎn)子電流的大小和相 位不變，就可保持磁動(dòng)勢(shì)平衡不變，從而保持 定子電流的大小和相位不變，也就保持了功率 和損耗不變。具體推導(dǎo)如下（由前面電勢(shì)方程式，求得）i 匚尺2 +-12 尺2 + jx S =畑 _，= tg將上式分子分母同除以S,其值不變。即有:S（2）jX2<r（尺2 + 尺 2）+S從上面兩式，不僅在保持篤與不變的條件下進(jìn) 行了數(shù)學(xué)變換，其實(shí)有著不同的物理意義。（i）式表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的實(shí)際情況，轉(zhuǎn)子電動(dòng) 勢(shì)為轉(zhuǎn)子頻率為f2=sfXy轉(zhuǎn)軸上輸 出機(jī)械功率。電路圖如圖所示 (2)式表示頻率歸算后的等效轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子

6、電動(dòng)勢(shì)為 Ev轉(zhuǎn)子頻率為/；,轉(zhuǎn)軸上不輸出機(jī)械功率，但 轉(zhuǎn)子回路的電阻變了。我們把分解為兩項(xiàng)：=R2的物理意義:在實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)中，在轉(zhuǎn)子回路中并無(wú)此電阻，但有機(jī)械功率輸出。換言之，可以由靜止不動(dòng)的等效電路中計(jì) 算出電功率“蔦gAMTs從而間接地求出軸上的機(jī)械功率，故凡X模擬電阻、電路如下頁(yè)圖.它和變壓器接有純電阻負(fù)載時(shí)的等效電 阻相似。所接負(fù)載為模擬機(jī)械功皋的模 擬電阻上£凡S 一由該等效電路可分析以下幾種情況：1 5 t1當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)n=0,即s=l,貝U即機(jī)械功率為零。2.當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到同步速時(shí)=心，即£相當(dāng)于等效電路的副邊開(kāi)路，轉(zhuǎn)子電 流等于零，機(jī)械功率也就等于零。

7、3.當(dāng)OVnVrii，§pi>s>0,則>0s機(jī)械功率為正，即有機(jī)械功率輸出，為 感應(yīng)電機(jī)的正常電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。二.電流折算：和分析變壓器相似的方法，可把異步機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組折算 為一個(gè)相數(shù)、匝數(shù)和繞組系數(shù)都與定子側(cè)相同的等效轉(zhuǎn) 子，因此，還需要對(duì)除頻率外的其它參數(shù)進(jìn)行折算。相應(yīng) 同時(shí)其內(nèi)阻一政另，X2oE2TE2'相數(shù) m2->rrii每相串聯(lián)匝數(shù)繞組分布系數(shù)kw2-»kwl根據(jù)折算前后轉(zhuǎn)子磁勢(shì)應(yīng)保持不變?yōu)闂l件, 即應(yīng)滿(mǎn)足 f2=f2巴L x 0.9 x叢也/；二字* 0.9 x業(yè)竺/22P2p12由此可求得折算 gN打7 后的轉(zhuǎn)子電流：2二麗石匕式中匕=雲(yún)敢 稱(chēng)為感應(yīng)電機(jī)的電流變比三、電勢(shì)折算根據(jù)折算