交流調(diào)速20道題參考解答

1、1、 試述交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法，分類及其特點(diǎn)。常見的交流調(diào)速方法有：降電壓調(diào)速；轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速；轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；繞線電機(jī)串級(jí)調(diào)速或雙饋電機(jī)調(diào)速；變極對(duì)數(shù)調(diào)速；變壓變頻調(diào)速等等。分類及其特點(diǎn)：從能量轉(zhuǎn)換的角度上看，轉(zhuǎn)差功率是否增大，是消耗掉還是得到回收，是評(píng)價(jià)調(diào)速系統(tǒng)效率高低的標(biāo)志。從這點(diǎn)出發(fā)，可以把異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)分成三類 : 1. 轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng), 這種類型的全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗在轉(zhuǎn)子回路中，上述的第、三種調(diào)速方法都屬于這一類。這類系統(tǒng)的效率最低，而且越到低速時(shí)效率越低，它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來換取轉(zhuǎn)速的降低的?？墒墙Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本最低2.轉(zhuǎn)差功率饋送型調(diào)速系統(tǒng),

2、這類系統(tǒng)中，除轉(zhuǎn)子銅損外，大部分轉(zhuǎn)差功率在轉(zhuǎn)子側(cè)通過變流裝置饋出或饋入，轉(zhuǎn)速越低，能饋送的功率越多，上述第種調(diào)速方法屬于這一類。無論是饋出還是饋入的轉(zhuǎn)差功率，扣除變流裝置本身的損耗后，最終都轉(zhuǎn)化成有用的功率，因此這類系統(tǒng)的效率較高，但要增加一些設(shè)備。3. 轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng), 在這類系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)差功率只有轉(zhuǎn)子銅損，而且無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率基本不變，因此效率更高，上述的第、兩種調(diào)速方法屬于此類。其中變極對(duì)數(shù)調(diào)速是有級(jí)的，應(yīng)用場(chǎng)合有限。只有變壓變頻調(diào)速應(yīng)用最廣，可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流調(diào)速；但在定子電路中須配備與電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)淖儔鹤冾l器，相比之下，設(shè)備成本最高。2、 請(qǐng)敘述

3、交流異步電動(dòng)機(jī)電壓頻率協(xié)調(diào)控制的方式及其各自的特點(diǎn)1. 恒壓頻比控制（ Us /w1 ），由氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值 ， 只要控制好 Eg 和 f1 ，便可達(dá)到控制磁通Fm 的目的，當(dāng)頻率 f1 從額定值 f1N 向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須同時(shí)降低 Eg ，使 常值，然而，繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是難以直接控制的，當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓 Us Eg， 則得 ， 即恒壓頻比的控制方式。 2. 恒 Eg /w1 控制，如果在電壓頻率協(xié)調(diào)控制中，恰當(dāng)?shù)靥岣唠妷?Us 的數(shù)值，使它在克服定子漏阻抗壓降以后，能維持 Eg /w1 為恒值（基頻以下），無論頻率高低

4、，每極磁通 Fm 均為常值, 即恒 Eg /w1 控制；3 恒 Er /w1 控制 ，如果把電壓頻率協(xié)調(diào)控制中的電壓再進(jìn)一步提高，把轉(zhuǎn)子漏抗上的壓降也抵消掉，得到恒 Er /w1 控制 （可加上機(jī)械特性的分析等使更完整）各控制的方式及其各自的特點(diǎn)：（1）恒壓頻比（ Us /w1 = Constant ）控制最容易實(shí)現(xiàn)，它的變頻機(jī)械特性基本上是平行下移，硬度也較好，能夠滿足一般的調(diào)速要求，但低速帶載能力有些差強(qiáng)人意，須對(duì)定子壓降實(shí)行補(bǔ)償 （2）恒Eg /w1 控制是通常對(duì)恒壓頻比控制實(shí)行電壓補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，可以在穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)到Frm = Constant，從而改善了低速性能。但機(jī)械特性還是非線性的，產(chǎn)生

5、轉(zhuǎn)矩的能力仍受到限制。3）恒 Er /w1 控制可以得到和直流他勵(lì)電機(jī)一樣的線性機(jī)械特性，按照轉(zhuǎn)子全磁通 Frm 恒定進(jìn)行控制，即得Er /w1 = Constant， 而且，在動(dòng)態(tài)中也盡可能保持 Frm 恒定是矢量控制系統(tǒng)的目標(biāo)，當(dāng)然實(shí)現(xiàn)起來是比較復(fù)雜的。 3、 請(qǐng)論述電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行和恒功率運(yùn)行含義。如果電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)所帶的負(fù)載都能使電流達(dá)到額定值，即都能在允許溫升下長(zhǎng)期運(yùn)行，則轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化，按照電力拖動(dòng)原理，在基頻以下，磁通恒定時(shí)轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì)，而在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)轉(zhuǎn)矩降低，基本上屬于“恒功率調(diào)速”。4、 試述按照中間直流環(huán)節(jié)的不同，交直交變頻器的分類，

6、并分析它們的特點(diǎn)。在交-直-交變壓變頻器中，按照中間直流環(huán)節(jié)直流電源性質(zhì)的不同，逆變器可以分成電壓源型和電流源型兩類，種類型的實(shí)際區(qū)別在于直流環(huán)節(jié)采用怎樣的濾波器電壓源型逆變器，直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，因而直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一個(gè)內(nèi)阻為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，有時(shí)簡(jiǎn)稱電壓型逆變器。電流源型逆變器，直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波，直流電流波形比較平直，相當(dāng)于一個(gè)恒流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，或簡(jiǎn)稱電流型逆變器。 兩類逆變器在性能上的差異主要表現(xiàn)在（1）無功能量的緩沖 （2）能量的回饋 （3）動(dòng)態(tài)響應(yīng) （4）輸出波形 （5）應(yīng)用場(chǎng)合 （未詳，詳見p168）5、 請(qǐng)

7、簡(jiǎn)述變頻調(diào)速系統(tǒng)中SPWM方法及其實(shí)現(xiàn)依據(jù)。按照波形面積相等的原則，每一個(gè)矩形波的面積與相應(yīng)位置的正弦波面積相等，因而這個(gè)序列的矩形波與期望的正弦波等效。這種調(diào)制方法稱作正弦波脈寬調(diào)制，這種序列的矩形波稱作SPWM波。 參考正弦波振蕩器供給調(diào)頻、調(diào)幅的正弦信號(hào)，其頻率決定逆變器輸出電壓的基波頻率；幅值決定輸出電壓的大小。SPWM控制方式又分為單極性控制方式和雙極性控制方式。6、 請(qǐng)論述SPWM方法中的規(guī)則采樣法，其有何優(yōu)點(diǎn)。上圖中三角波兩個(gè)正峰值之間為一個(gè)采樣周期Tc ，在三角波的負(fù)峰時(shí)刻tD對(duì)正弦信號(hào)波采樣得D點(diǎn)，過 D作水平直線和三角波分別交于A、B點(diǎn)，在A點(diǎn)時(shí)刻 tA和B點(diǎn)時(shí)刻 tB控制

8、開關(guān)器件的通斷，正弦調(diào)制信號(hào)波 式中，M 稱為調(diào)制度，0 a <1；wr為信號(hào)波角頻率。從圖中可得，則有 ， 三角波一周期內(nèi)，脈沖兩邊間隙寬度 ，根據(jù)上述采樣原理和計(jì)算公式，可以用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生SPWM波形。Ø 自然采樣法中，脈沖中點(diǎn)不和三角波一周期的中點(diǎn)（即負(fù)峰點(diǎn)）重合，規(guī)則采樣法使兩者重合，每個(gè)脈沖的中點(diǎn)都以相應(yīng)的三角波中點(diǎn)為對(duì)稱，使計(jì)算大為簡(jiǎn)化，且得到的脈沖寬度和用自然采樣法得到的脈沖寬度非常接近。 7、 寫出六拍階梯波逆變器8種工作狀態(tài)與對(duì)應(yīng)的開關(guān)代碼，其中，ABC三相上、下橋臂的開關(guān)管排列分別為135、462。逆變器采用180°導(dǎo)通型，功率開關(guān)器件共有8

9、種工作狀態(tài)，其中6種有效開關(guān)狀態(tài)；2 種無效狀態(tài)（因?yàn)槟孀兤鬟@時(shí)并沒有輸出電壓）： 上橋臂開關(guān) VT1、VT3、VT5 全部導(dǎo)通，下橋臂開關(guān) VT2、VT4、VT6 全部導(dǎo)通 ，開關(guān)狀態(tài)和代碼表表如下：8、變頻調(diào)速的異步電動(dòng)機(jī)，帶額定負(fù)載起動(dòng)，應(yīng)選用下面哪一個(gè)圖中的特性，說明理由。 （a） (b)（b）圖，從壓降補(bǔ)償和不同斜率的補(bǔ)償特性，未詳。9、什么是電壓空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）控制技術(shù)？相對(duì)于SPWM和電流滯環(huán)控制有什么優(yōu)點(diǎn)？交流電動(dòng)機(jī)需要輸入三相正弦電流的最終目的是在電動(dòng)機(jī)空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。如果對(duì)準(zhǔn)這一目標(biāo)，把逆變器和交流電動(dòng)機(jī)視為一體，按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)

10、磁場(chǎng)來控制逆變器的工作，其效果應(yīng)該更好。這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控制”，磁鏈的軌跡是交替使用不同的電壓空間矢量得到的，所以又稱“電壓空間矢量PWM（SVPWM）控制”。 （定義簡(jiǎn)單,具體講就很多了，p176-181）SPWM控制主要著眼于使變壓變頻器的輸出電壓盡量接近正弦波，并未顧及輸出電流的波形，電流滯環(huán)跟蹤控制則直接控制輸出電流，使之在正弦波附近變化，而電壓空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）控制技術(shù)按照跟蹤圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)來控制逆變器的工作，最終目的是在電動(dòng)機(jī)空間形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩，其效果應(yīng)該更好； 它利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計(jì)算簡(jiǎn)便,； 采用SVPWM控制時(shí)

11、，逆變器輸出線電壓基波最大值為直流側(cè)電壓，這比一般的SPWM逆變器輸出電壓提高了15% （不一定完整）10、什么是SPWM逆變器的同步調(diào)制和異步調(diào)制？為什么要采用分段同步調(diào)制？同步調(diào)制N 等于常數(shù)，并在變頻時(shí)使載波和信號(hào)波保持同步。異步調(diào)制載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式。由于同步調(diào)制時(shí)fr 很低時(shí)，fc 也很低，由調(diào)制帶來的諧波不易濾除；fr 很高時(shí)，fc 會(huì)過高，使開關(guān)器件難以承受，而 異步調(diào)制時(shí)當(dāng) fr 增高時(shí)，N 減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM 脈沖不對(duì)稱的影響就變大，為克服上述缺點(diǎn)，把 fr 范圍劃分成若干個(gè)頻段，每個(gè)頻段內(nèi)保持N恒定，不同頻段N不同，即分段同步調(diào)制，這樣在 f

12、r 高的頻段采用較低的N，使載波頻率不致過高；在 fr 低的頻段采用較高的N，使載波頻率不致過低。11、 試采用線性組合法由空間矢量組成新的電壓矢量，按最小開關(guān)損耗原則生成區(qū)間的三相對(duì)稱電壓，并畫出對(duì)應(yīng)電壓波形。（為，參考p179-182頁， 類似）12、結(jié)合下圖解釋異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，及其為什么是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。(R+Lp)-1LF1( × )F2( × )ww1eruiTeTLwY npJpq(I ) 上圖反映了三相異步電機(jī)的多變量非線性數(shù)學(xué)模型：該圖表明了異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的下列具體性質(zhì)：（1） 異步電機(jī)可以看作一個(gè)雙輸入雙輸出的系統(tǒng)，輸入量是

13、電壓向量和定子輸入角頻率，輸出量是磁鏈向量和轉(zhuǎn)子角速度。電流向量可以看作是狀態(tài)變量，它和磁鏈?zhǔn)噶恐g有由式（5-76）確定的關(guān)系。 （2） 非線性因素存在于1（）和2（） 中，即存在于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì) er 和電磁轉(zhuǎn)矩 Te 兩個(gè)環(huán)節(jié)上，還包含在電感矩陣 L 中，旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的非線性關(guān)系和直流電機(jī)弱磁控制的情況相似，只是關(guān)系更復(fù)雜一些。 （3） 多變量之間的耦合關(guān)系主要也體現(xiàn)在 1（）和2（） 兩個(gè)環(huán)節(jié)上，特別是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)的1對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的影響最大(II) 1)異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速時(shí)需要進(jìn)行電壓（或電流）和頻率的協(xié)調(diào)控制，有電壓（電流）和頻率兩種獨(dú)立的輸入變量。在輸出變量中，除轉(zhuǎn)速外，

14、磁通也得算一個(gè)獨(dú)立的輸出變量。因?yàn)殡姍C(jī)只有一個(gè)三相輸入電源，磁通的建立和轉(zhuǎn)速的變化是同時(shí)進(jìn)行的，為了獲得良好的動(dòng)態(tài)性能，也希望對(duì)磁通施加某種控制，使它在動(dòng)態(tài)過程中盡量保持恒定，才能產(chǎn)生較大的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。由于這些原因，異步電機(jī)是一個(gè)多變量（多輸入多輸出）系統(tǒng)，而電壓（電流）、頻率、磁通、轉(zhuǎn)速之間又互相都有影響，所以是強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)2）在異步電機(jī)中，電流乘磁通產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速乘磁通得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于它們都是同時(shí)變化的，在數(shù)學(xué)模型中就含有兩個(gè)變量的乘積項(xiàng)。這樣一來，即使不考慮磁飽和等因素，數(shù)學(xué)模型也是非線性的。3）三相異步電機(jī)定子有三個(gè)繞組，轉(zhuǎn)子也可等效為三個(gè)繞組，每個(gè)繞組產(chǎn)生磁通時(shí)都有自己的電磁

15、慣性，再算上運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電慣性，和轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的積分關(guān)系，即使不考慮變頻裝置的滯后因素，也是一個(gè)八階系統(tǒng)?？偲饋碚f，異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng).13、 請(qǐng)推導(dǎo)出2s/2r變換的變換陣。從兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 M、T 變換稱作兩相兩相旋轉(zhuǎn)變換，簡(jiǎn)稱 2s/2r變換，兩個(gè)坐標(biāo)系畫在一起，即得下圖，兩相交流電流 ia、ib 和兩個(gè)直流電流 im、it 產(chǎn)生同樣的以同步轉(zhuǎn)速w1旋轉(zhuǎn)的合成磁動(dòng)勢(shì) Fs 。由于各繞組匝數(shù)都相等，可以消去磁動(dòng)勢(shì)中的匝數(shù)，直接用電流表示 M，T 軸和矢量 Fs（ is ）都以轉(zhuǎn)速 w1 旋轉(zhuǎn)，分量 im、it 的長(zhǎng)短不變，相當(dāng)于M，T

16、繞組的直流磁動(dòng)勢(shì)。但 a、b 軸是靜止的，a 軸與 M 軸的夾角 j 隨時(shí)間而變化，因此 is 在 a、b 軸上的分量的長(zhǎng)短也隨時(shí)間變化，相當(dāng)于繞組交流磁動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。由圖可見， ia、 ib 和 im、it 之間存在下列關(guān)系 ： 和 ，寫成矩陣形式，得 ，式中對(duì)式兩邊都左乘以變換陣的逆矩陣，即得 即得兩相靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換陣：14、根據(jù)下圖分析異步電機(jī)在任意旋轉(zhuǎn)速度dq坐標(biāo)系下的電壓方程。wdqsysqisdusdRsirdLlsLlrLmurdpysdpyrdwdqryrqRrwdqsysdisqusqRsirqLlsLlrLmurqpysqpyrqwdqryrdRr根據(jù)

17、上圖得到異步電機(jī)在任意旋轉(zhuǎn)速度dq坐標(biāo)系下的電壓方程，略去零軸分量后，可寫成 其中dq坐標(biāo)系下磁鏈方程式中 dq坐標(biāo)系定子與轉(zhuǎn)子同軸等效繞組間的互感 dq坐標(biāo)系定子等效兩相繞組的自感 dq坐標(biāo)系轉(zhuǎn)子等效兩相繞組的自感。 15、 請(qǐng)敘述異步電機(jī)矢量控制的基本原理。以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)為準(zhǔn)則，在三相坐標(biāo)系上的定子交流電流 iA、 iB 、iC ，通過三相/兩相變換可以等效成兩相靜止坐標(biāo)系上的交流電流 ia、ib ，再通過同步旋轉(zhuǎn)變換，可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的直流電流 im 和 it，如果觀察者站到鐵心上與坐標(biāo)系一起旋轉(zhuǎn)，他所看到的便是一臺(tái)直流電機(jī)，通過控制，可以使交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子總磁通 F r

18、 就是等效直流電機(jī)的磁通，則M繞組相當(dāng)于直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組，im 相當(dāng)于勵(lì)磁電流，T 繞組相當(dāng)于偽靜止的電樞繞組，it 相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流。把上述等效關(guān)系用結(jié)構(gòu)圖的形式畫出來，便得到異步電動(dòng)機(jī)的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖，從整體上看，輸入為A，B，C三相電壓，輸出為轉(zhuǎn)速 w ，是一臺(tái)異步電機(jī)。從內(nèi)部看，經(jīng)過3/2變換和同步旋轉(zhuǎn)變換，變成一臺(tái)由 im 和 it 輸入，由 w 輸出的直流電機(jī)。模仿直流電機(jī)的控制策略，得到直流電機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，就能夠控制異步電機(jī)了。由于進(jìn)行坐標(biāo)變換的是電流（代表磁動(dòng)勢(shì)）的空間矢量，所以這樣通過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫作矢量控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的原理結(jié)

19、構(gòu)如下圖所示：可以認(rèn)為，在控制器后面引入的反旋轉(zhuǎn)變換器VR-1與電機(jī)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變換環(huán)節(jié)VR抵消，2/3變換器與電機(jī)內(nèi)部的3/2變換環(huán)節(jié)抵消，如果再忽略變頻器中可能產(chǎn)生的滯后，則圖5-53中虛線框內(nèi)的部分可以完全刪去，剩下的就是直流調(diào)速系統(tǒng)了。16、 請(qǐng)分析在異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中常用的兩種轉(zhuǎn)子磁鏈模型。根據(jù)描述磁鏈與電流關(guān)系的磁鏈方程計(jì)算轉(zhuǎn)子磁鏈，得出的模型為電流模型：在兩相靜止坐標(biāo)系上的轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型,整理得：在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的轉(zhuǎn)子磁鏈電流模型（詳p210，此未列出），和在兩相靜止坐標(biāo)系上的轉(zhuǎn)子磁鏈模型相比，這種模型更適合于微機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算，容易收斂，也比較準(zhǔn)確；電流模型特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子磁鏈電流模

20、型的應(yīng)用較普遍，但也都受電機(jī)參數(shù)變化的影響，例如電機(jī)溫升和頻率變化都會(huì)影響轉(zhuǎn)子電阻 Rr，從而改變時(shí)間常數(shù) Tr ，磁飽和程度將影響電感Lm 和 Lr，從而 Tr 也改變。這些影響都將導(dǎo)致磁鏈幅值與相位信號(hào)失真，而反饋信號(hào)的失真必然使磁鏈閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能降低。根據(jù)電壓方程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于磁鏈變化率的關(guān)系，取電動(dòng)勢(shì)的積分就可以得到磁鏈，這樣的模型叫電壓模型 （詳見p211 ,式6-144,145，未列出）電壓模型特點(diǎn)：電壓模型只需要實(shí)測(cè)的電流和電壓信號(hào)，不需要轉(zhuǎn)速信號(hào)，且算法與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)，只與定子電阻有關(guān)，它是容易測(cè)得的。 與電流模型相比，電壓模型受電動(dòng)機(jī)參數(shù)變化的影響較小，而且算法簡(jiǎn)單，便

21、于應(yīng)用。但由于電壓模型包含純積分項(xiàng)，積分的初始值和累積誤差都影響計(jì)算結(jié)果，低速時(shí)，定子電阻壓降變化的影響也較大。電壓模型適合中、高速范圍，而電流模型能適應(yīng)低速。17、 請(qǐng)分析直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：1）轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制采用雙位式砰-砰控制器，并在 PWM 逆變器中直接用這兩個(gè)控制信號(hào)產(chǎn)生電壓的SVPWM 波形，從而避開了將定子電流分解成轉(zhuǎn)矩和磁鏈分量，省去了旋轉(zhuǎn)變換和電流控制，簡(jiǎn)化了控制器的結(jié)構(gòu)。2）選擇定子磁鏈作為被控量，而不象VC系統(tǒng)中那樣選擇轉(zhuǎn)子磁鏈，這樣一來，計(jì)算磁鏈的模型可以不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。如果從數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)按定子磁鏈控制的規(guī)律，顯然要比按轉(zhuǎn)子

22、磁鏈定向時(shí)復(fù)雜，但是，由于采用了砰-砰控制，這種復(fù)雜性對(duì)控制器并沒有影響。 3）由于采用了直接轉(zhuǎn)矩控制，在加減速或負(fù)載變化的動(dòng)態(tài)過程中，可以獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。缺點(diǎn)：1）由于采用砰-砰控制，實(shí)際轉(zhuǎn)矩必然在上下限內(nèi)脈動(dòng)，而不是完全恒定的。2）由于磁鏈計(jì)算采用了帶積分環(huán)節(jié)的電壓模型，積分初值、累積誤差和定子電阻的變化都會(huì)影響磁鏈計(jì)算的準(zhǔn)確度。 這兩個(gè)問題的影響在低速時(shí)都比較顯著，因而使DTC系統(tǒng)的調(diào)速范圍受到限制。18、根據(jù)下式分析同步電機(jī)轉(zhuǎn)矩的組成。第一項(xiàng) np Lmd If iq 是轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和定子電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)矩分量相互作用所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，是同步電動(dòng)機(jī)主要的電磁轉(zhuǎn)矩。第二項(xiàng) np (Ls

23、d - Lsq) id iq 是由凸極效應(yīng)造成的磁阻變化在電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)作用下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，稱作反應(yīng)轉(zhuǎn)矩或磁阻轉(zhuǎn)矩，這是凸極電機(jī)特有的轉(zhuǎn)矩，在隱極電機(jī)中，Lsd = Lsq ，該項(xiàng)為0。 第三項(xiàng) np(Lmd iD iq Lmq iQ id )是電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)與阻尼繞組磁動(dòng)勢(shì)相互作用的轉(zhuǎn)矩，如果沒有阻尼繞組，或者在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)阻尼繞組中沒有感應(yīng)電流，該項(xiàng)都是零，只有在動(dòng)態(tài)中，產(chǎn)生阻尼電流，才有阻尼轉(zhuǎn)矩，幫助同步電動(dòng)機(jī)盡快達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)。 19、請(qǐng)給出永磁同步電機(jī)矢量控制的數(shù)學(xué)模型，并解釋各方程的含義。動(dòng)態(tài)電壓方程式：式中前三個(gè)方程是定子A、B、C三相的電壓方程，第四個(gè)方程是勵(lì)磁繞組直流電壓方程，永磁

24、同步電動(dòng)機(jī)無此方程，最后兩個(gè)方程是阻尼繞組的等效電壓方程。磁鏈方程：在兩相同步旋轉(zhuǎn)（d-q）坐標(biāo)系上的磁鏈方程為式中 Lsd 等效兩相定子繞組d軸自感， Lsd= Lls+Lmd ； Lsq 等效兩相定子繞組q軸自感， Lsq= Lls+Lmq ； Lls 等效兩相定子繞組漏感； Lmd d軸定子與轉(zhuǎn)子繞組間的互感，相當(dāng)于同步 電動(dòng)機(jī)原理中的d軸電樞反應(yīng)電感； Lmq q軸定子與轉(zhuǎn)子繞組間的互感，相當(dāng)于q軸 電樞反應(yīng)電感； Lrf 勵(lì)磁繞組自感， Lrf = Llf + Lmd ； LrD d軸阻尼繞組自感，LrD = LlD + Lmd ； LrQ q軸阻尼繞組自感，LrQ = LlQ + Lmq ； 轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)方程：整理后得其中第一項(xiàng) np Lmd If iq 是轉(zhuǎn)子