異步機(jī)VC調(diào)速

1、異步機(jī)矢量控制調(diào)速異步機(jī)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(shí)幅值與相位才能控制到其瞬時(shí)幅值與相位 才能加快響應(yīng)才能加快響應(yīng)異步異步機(jī)機(jī)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?yàn)樾D(zhuǎn)繞組直流電流可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)注因?yàn)樾D(zhuǎn)繞組直流電流可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)故：實(shí)際定轉(zhuǎn)子繞組電流故：實(shí)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(jī)模型坐標(biāo)的異步機(jī)模型異步機(jī)異步機(jī)定轉(zhuǎn)子定轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速均為磁場(chǎng)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(chǎng)定向：以轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向：異異步步機(jī)機(jī)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(shí)際實(shí)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(shì)在的切割電勢(shì)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(shì)在的變壓器電勢(shì)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(shì)與電壓方程方子電勢(shì)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(jī)機(jī)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(lì)磁方程勵(lì)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

5、 / /r r -轉(zhuǎn)差方轉(zhuǎn)差方程程(1) rm=Lrirm+ Lmism=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(jī)模型旋二相異步機(jī)模型勵(lì)磁方程：勵(lì)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

6、：程： s s=(L=(Lm m/ /L Lr r)R)Rr ri istst/r r 定子電流中定子電流中 ismism相當(dāng)直流機(jī)相當(dāng)直流機(jī)勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流IfIf，勵(lì)磁回路為一階慣性，勵(lì)磁回路為一階慣性 istist相當(dāng)相當(dāng)直流機(jī)直流機(jī)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(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)電磁關(guān)系電磁關(guān)系與與直流機(jī)直流機(jī)相似相似轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的旋轉(zhuǎn)二相異步機(jī)模型旋轉(zhuǎn)二相異步機(jī)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(duì)使定子對(duì)r的勵(lì)磁為一階

7、慣性的勵(lì)磁為一階慣性 電流電流irm= -Pr/Rr - - r (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(jī)調(diào)速仿直流機(jī)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i

8、stist幅值幅值 (3)(3)由耦合方程確定由耦合方程確定s,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(shí)控電流跟蹤實(shí)控i iA Ai iB Bi iC CnVC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（1）-r閉環(huán)，無(wú)轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)r問(wèn)題實(shí)際轉(zhuǎn)子磁鏈模實(shí)際轉(zhuǎn)子磁鏈模 r 和其角和其角 ?檢測(cè)檢測(cè)? 嘗試嘗試: 電機(jī)槽內(nèi)設(shè)探測(cè)線圈電機(jī)槽內(nèi)設(shè)探測(cè)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(cè)觀測(cè)(計(jì)算

9、計(jì)算)rrsmrr11TiLpT(6-86) rrsmrr11TiLpT 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(jì)算不適合數(shù)字計(jì)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(jī)模型坐標(biāo)系的異步機(jī)模型轉(zhuǎn)子磁鏈r-i-模型2 適合微機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算易收斂適合微機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算易收斂勵(lì)磁方程勵(lì)磁方程耦合方程耦合方程實(shí)實(shí)測(cè)測(cè)上述上述rr模型應(yīng)用較多模型應(yīng)用較多但電機(jī)參數(shù)有誤差但電機(jī)參數(shù)有誤差 原始測(cè)量誤差原始測(cè)量誤差, ,受環(huán)境擾動(dòng)變化受環(huán)境擾動(dòng)變化 計(jì)算誤差：參數(shù)誤差計(jì)算誤差：參數(shù)誤差, ,計(jì)算積累誤差計(jì)算積累誤差閉環(huán)控制精度降低。閉環(huán)

10、控制精度降低。 注注: :計(jì)算誤差對(duì)計(jì)算誤差對(duì)n n環(huán)是環(huán)內(nèi)擾動(dòng)環(huán)是環(huán)內(nèi)擾動(dòng) -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(dòng)態(tài)動(dòng)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(jì)算機(jī)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(dòng)作用磁鏈偏差的影響為環(huán)內(nèi)擾動(dòng)作用 受到轉(zhuǎn)矩環(huán)的抑制受到轉(zhuǎn)矩環(huán)的抑制 對(duì)轉(zhuǎn)速環(huán)影響降低對(duì)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

11、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(jiǎn)化，系統(tǒng)可簡(jiǎn)化 -()-()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(shí)調(diào)幅調(diào)頻同時(shí)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(diǎn)相同點(diǎn): 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(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 細(xì)節(jié)細(xì)節(jié)