異步機VC調(diào)速

1、異步機矢量控制調(diào)速異步機矢量控制調(diào)速VC-控制到控制到ii空間向量空間向量 才能控制到其瞬時幅值與相位才能控制到其瞬時幅值與相位 才能加快響應(yīng)才能加快響應(yīng)異步異步機機mt模模型型建立建立同步速同步速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)坐標(biāo)m-tm-tm m軸與軸與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子磁鏈磁鏈rr同向同向定轉(zhuǎn)子繞組定轉(zhuǎn)子繞組等效為等效為二相二相旋轉(zhuǎn)繞組旋轉(zhuǎn)繞組注因為旋轉(zhuǎn)繞組直流電流可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場注因為旋轉(zhuǎn)繞組直流電流可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場故：實際定轉(zhuǎn)子繞組電流故：實際定轉(zhuǎn)子繞組電流-交流交流 變換到變換到m-tm-t繞組電流繞組電流-直流直流n旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)MTMT坐標(biāo)的異步機模型坐標(biāo)的異步機模型異步機異步機定轉(zhuǎn)子定轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)速均為磁場轉(zhuǎn)速

2、均為11-定轉(zhuǎn)子電流空間向量均可等效為定轉(zhuǎn)子電流空間向量均可等效為MTMT分量分量M M以轉(zhuǎn)子磁場定向：以轉(zhuǎn)子磁場定向：異異步步機機m-tm-t模型模型-轉(zhuǎn)子主要方程轉(zhuǎn)子主要方程方程方程rmrm=L=Lr ri irmrm+ L+ Lm mi ismsm=r r (1) (1) L Lr r 轉(zhuǎn)子自感轉(zhuǎn)子自感 L Lm m定轉(zhuǎn)子互感定轉(zhuǎn)子互感(2)(2)rtrt=L=Lr ri irtrt+ L+ Lm mi istst=0=0定子定子stsmstsm方程略方程略轉(zhuǎn)子電壓方程轉(zhuǎn)子電壓方程轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子M M繞組：繞組：(3)u(3)urmrm=R=Rr ri irm rm + P+ Pr r=0=0

3、 （e et t= =PPr r）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子t t繞組繞組(4) u(4) urtrt=R=Rr ri irt rt + +s sr r=0=0 （ecec= =ssrr）定轉(zhuǎn)子繞組均為定轉(zhuǎn)子繞組均為偽靜止偽靜止轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子繞組繞組實際實際切割切割r r速度速度: : c c=s s與與1 1反向反向r r的切割電勢在的切割電勢在T T方向方向 - -r r按按cc轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)9090度度, ,幅值幅值ccr rr r的變壓器電勢在的變壓器電勢在M M方向方向 - -與與r r反向，反向， 幅值幅值p pr r定定子電勢與電壓方程方子電勢與電壓方程方程略程略轉(zhuǎn)矩方轉(zhuǎn)矩方程程Tem=Tem=n np p|i|

4、ir rr|r| =-=-n np p(i(irtrtr)r)(1(1方向方向) )異異步步機機m-t模模型型(1)&(3)&T(1)&(3)&Tr r= =L Lr r/R/Rr r: : r r=L=Lr r/(1+T/(1+Tr rP)iP)ismsm -勵磁方程勵磁方程 (2)&(5)(2)&(5)： Tem=Tem=n np p(L(Lm m/L/Lr r)r ri istst -轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩方程方程(1(1方向方向) ) (2)&(4)(2)&(4)： s s=(L=(Lm m/ /L Lr r)i)iststR Rr r / /r r -轉(zhuǎn)差方轉(zhuǎn)差方程程(1) rm=Lrirm+ L

5、mism=r (2) rt=Lrirt+ Lmist=0(3) urm=Rrirm + Pr=0 (4) urt=Rrirt +sr=0 (5) Tem=-npr irt (1(1方向方向) ) 旋二相異步機模型旋二相異步機模型勵磁方程：勵磁方程： r r=L=Lr r/(1+T/(1+Tr rP)P)i ismsm轉(zhuǎn)矩方程：轉(zhuǎn)矩方程： TemTem=n=np p(L(Lm m/L/Lr r) )r ri istst( (代代入轉(zhuǎn)差方入轉(zhuǎn)差方程程) ) =(n=(np pT Tr r/L/Lr r)r r2 2s s轉(zhuǎn)差方轉(zhuǎn)差方程：程： s s=(L=(Lm m/ /L Lr r)R)Rr r

6、i istst/r r 定子電流中定子電流中 ismism相當(dāng)直流機相當(dāng)直流機勵磁電流勵磁電流IfIf，勵磁回路為一階慣性，勵磁回路為一階慣性 istist相當(dāng)相當(dāng)直流機直流機電樞電流電樞電流IdId（轉(zhuǎn)矩分量）（轉(zhuǎn)矩分量） 轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差s s與直流與直流nn相似相似, ,常作常作r ri iststs s的耦合約束的耦合約束 動態(tài)動態(tài)電磁關(guān)系電磁關(guān)系與與直流機直流機相似相似轉(zhuǎn)子磁場定向的轉(zhuǎn)子磁場定向的旋轉(zhuǎn)二相異步機模型旋轉(zhuǎn)二相異步機模型轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子2短路繞組：短路繞組： M繞組繞組-r的的阻尼繞組阻尼繞組 使定子對使定子對r的勵磁為一階慣性的勵磁為一階慣性 電流電流irm= -Pr/Rr - - r

7、 (ism)irm阻尼阻尼 T繞組繞組-換流繞組換流繞組 使定子電流使定子電流ist成為按成為按r的轉(zhuǎn)矩分量的轉(zhuǎn)矩分量 電流電流irt = -(Lm/Lr)ist ist irt 6.7 按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的 矢量控制系統(tǒng)矢量控制系統(tǒng)基本原理基本原理: : 仿直流機調(diào)速仿直流機調(diào)速 (1)(1)首先設(shè)首先設(shè)rr回路回路( (閉或開環(huán)閉或開環(huán)) ) 控制恒控制恒( (減減)r)r - -從而確定從而確定ismism幅值幅值 (2)ASR(2)ASR輸出轉(zhuǎn)矩給定輸出轉(zhuǎn)矩給定TeTe* *, ,由轉(zhuǎn)矩控制確定由轉(zhuǎn)矩控制確定istist幅值幅值 (3)(3)由耦合方程確定由耦合方程確定s,

8、s,1 1 (4) (4)由由(1)(2)(3)(1)(2)(3)確定確定ism,istism,ist空間矢量空間矢量( (幅幅, ,角角) ) 從而確定從而確定i iA Ai iB Bi iC C* *, , 用用PWMPWM電流跟蹤實控電流跟蹤實控i iA Ai iB Bi iC CnVC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）-r閉環(huán)，無轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)r問題實際轉(zhuǎn)子磁鏈模實際轉(zhuǎn)子磁鏈模 r 和其角和其角 ?檢測檢測? 嘗試嘗試: 電機槽內(nèi)設(shè)探測線圈電機槽內(nèi)設(shè)探測線圈 定子內(nèi)貼表面霍爾或其它磁敏元件定子內(nèi)貼表面霍爾或其它磁敏元件 -不成功不成功觀測觀測(計算計算)rrsmrr11TiLpT(6-86) rrsmrr11T

9、iLpT 轉(zhuǎn)子磁鏈 r-i-模型1 適合于硬件模擬適合于硬件模擬 不適合數(shù)字計算不適合數(shù)字計算( (交叉反饋可能不收斂交叉反饋可能不收斂) )rrsmrr11jTiLpT按按坐標(biāo)系的異步機模型坐標(biāo)系的異步機模型轉(zhuǎn)子磁鏈r-i-模型2 適合微機實時計算易收斂適合微機實時計算易收斂勵磁方程勵磁方程耦合方程耦合方程實實測測上述上述rr模型應(yīng)用較多模型應(yīng)用較多但電機參數(shù)有誤差但電機參數(shù)有誤差 原始測量誤差原始測量誤差, ,受環(huán)境擾動變化受環(huán)境擾動變化 計算誤差：參數(shù)誤差計算誤差：參數(shù)誤差, ,計算積累誤差計算積累誤差閉環(huán)控制精度降低。閉環(huán)控制精度降低。 注注: :計算誤差對計算誤差對n n環(huán)是環(huán)內(nèi)擾動

10、環(huán)是環(huán)內(nèi)擾動 -不影響不影響n n穩(wěn)態(tài)響應(yīng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng) -影影響響n n動態(tài)動態(tài)響應(yīng)響應(yīng)型型VCVC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（2 2） -r-r閉環(huán)，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩雙閉環(huán)閉環(huán)，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩雙閉環(huán)計算機控制型型VCVC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（2 2） -r-r閉環(huán)，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩雙閉環(huán)閉環(huán)，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩雙閉環(huán)Te環(huán)環(huán)環(huán) 轉(zhuǎn)矩環(huán)作用設(shè)轉(zhuǎn)矩環(huán)設(shè)轉(zhuǎn)矩環(huán) 磁鏈偏差的影響為環(huán)內(nèi)擾動作用磁鏈偏差的影響為環(huán)內(nèi)擾動作用 受到轉(zhuǎn)矩環(huán)的抑制受到轉(zhuǎn)矩環(huán)的抑制 對轉(zhuǎn)速環(huán)影響降低對轉(zhuǎn)速環(huán)影響降低電流閉環(huán)跟蹤PWM滯環(huán)控制型三角載波型r開環(huán)轉(zhuǎn)差型矢量控制開環(huán)轉(zhuǎn)差型矢量控制 rr觀不準(zhǔn)控不準(zhǔn)觀不準(zhǔn)控不準(zhǔn) 改開環(huán)控磁鏈改開環(huán)控磁鏈rr，系統(tǒng)可簡化，系統(tǒng)可簡化

11、-()-()間接矢量控制系統(tǒng)間接矢量控制系統(tǒng)因耦合關(guān)系因耦合關(guān)系 Tem Tem =(n=(np pT Tr r/L/Lr r)2 2r rs s - -利用轉(zhuǎn)差控制轉(zhuǎn)矩利用轉(zhuǎn)差控制轉(zhuǎn)矩 又稱轉(zhuǎn)差型的矢量控制又稱轉(zhuǎn)差型的矢量控制r r：旋轉(zhuǎn)：旋轉(zhuǎn)M M軸軸-定子定子A A軸的角度，軸的角度，s sm m：is-Mis-M軸的角度軸的角度r r+s+sm m：定子電流空間矢量：定子電流空間矢量isisA A軸的角度軸的角度 s s 中小容量中小容量: PWM : PWM 電流跟蹤控制電流跟蹤控制-同時調(diào)幅調(diào)頻同時調(diào)幅調(diào)頻 調(diào)試可先調(diào)調(diào)試可先調(diào)空載空載ism(ism(前環(huán)節(jié)參數(shù)前環(huán)節(jié)參數(shù)) )至至f fN N& &U UN N 滿磁滿磁rr開環(huán)開環(huán)VCVC系統(tǒng)（系統(tǒng)（3 3） -轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)速電流雙閉環(huán)大容量大容量( (數(shù)千數(shù)千kW): kW): 可控整流可控整流+ +電流型變頻器電流型變頻器-分別調(diào)幅調(diào)頻分別調(diào)幅調(diào)頻rr開環(huán)型開環(huán)型VCVC系統(tǒng)（系統(tǒng)（3 3） -轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)速電流雙閉環(huán)r開環(huán)型矢量控制與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)差控制相比與穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)差控制相比 整體整體,相同點相同點: 操作量操作量為三相為三相(總總)電流幅值與轉(zhuǎn)差電流幅值與轉(zhuǎn)差 -結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單 細(xì)節(jié)細(xì)節(jié),差