原理圖和工作原理訓練

原理圖和工作原理訓練要求:能繪出幾種直流調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖和動態(tài)結構圖;說明工作原理.P23圖1-25轉速負反饋閉環(huán)直流調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結構圖P27圖1-27轉速負反饋閉環(huán)直流調速系統(tǒng)給定作用和擾動作用P29圖1-31帶電流截止負反饋的轉速負反饋閉環(huán)直流調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結構圖P46

圖1-36比例控制電壓負反饋閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結構圖（給定作用和擾動作用）P47圖1-55帶電壓負反饋和電流正反饋的轉速負反饋閉環(huán)直流調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結構圖P54圖2-5轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結構圖P56圖2-6轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)動態(tài)結構圖P58圖2-8轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)動態(tài)抗擾作用根據(jù)所給定的結構圖寫工作原理（分主電路和控制電路寫）

1、獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)結構

-AFR+GTFCUif-VFCU*ifRP2MTGnASRACRU*nRP1-UnUiU*i+-UcTAVM+-UdIdUPE+TGM工作原理（之一）（1）主電路——三相工頻交流經(jīng)電源電力電子變換器UPE進行調壓，給直流電動機供電．

當電機轉速在0.95額定轉速以下時（調壓調速范圍內），因為勵磁磁通不變，容許的轉矩也不變，稱作“恒轉矩調速方式”。（２）電流內環(huán)——霍爾電流傳感器TA檢測直流電動機電樞電流，經(jīng)過電平轉換電路，作為電樞電流反饋信號Ui，與轉速調節(jié)器輸出的電流給定信號Ui*進行比較，偏差經(jīng)電流調節(jié)器ACR產(chǎn)生控制電壓，控制電力電子變換器UPE的相應的功率器件的開通/關斷，實現(xiàn)對直流電動機的轉速調節(jié)。（３）轉速外環(huán)——與直流電動機同軸旋轉的測速發(fā)電機TG檢測三相電動機的實際轉速Un，與調節(jié)RP1可調電阻所產(chǎn)生轉速給定信號Un*進行比較，其偏差由轉速調節(jié)器ASR進行控制，轉速調節(jié)器的輸出作為電流調節(jié)器的給定信號，通過電流內環(huán)對直流電動機進行調速。工作原理（之二）當電機轉速在0.95額定轉速以上時（弱磁調速范圍內），轉速越高，磁通越弱，容許的轉矩不得不減少，轉矩與轉速的乘積則不變，即容許功率不變，是為“恒功率調速方式”。（4）勵磁主電路——三相工頻交流電源經(jīng)勵磁電流可控整流裝置VFC進行調壓，給直流電動機勵磁．（5）勵磁控制回路——霍爾電流傳感器檢測直流電動機勵磁電流，經(jīng)過電平轉換作為勵磁電流反饋信號Uif

，與調節(jié)RP2可調電阻所產(chǎn)生勵磁給定信號Uif

*進行比較，偏差經(jīng)勵磁電流調節(jié)器AFR產(chǎn)生控制電壓，控制勵磁電流可控整流裝置VFC相應的功率器件的開通/關斷，進行直流電動機勵磁電流調節(jié)，實現(xiàn)對直流電動機的弱磁升轉。

為保持電樞電壓為額定值不變，同時需要調節(jié)RP1，以提高電壓。2、非獨立控制勵磁的調速系統(tǒng)陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)P92圖2-36圖中:TVD——電壓隔離器；

AE——電動勢運算器；

AER——電動勢調節(jié)器；TVDAETGnASRACRU*nRP1-UnUiU*i-UcTAVM-UdIdUPE-AFR+GTFCUif+VFCU*if+RP2AERUi-U*eUeTAFCUvTGM工作原理（之一）（1）主電路——三相工頻交流電源電力電子變換器UPE進行調壓，給直流電動機供電．

（２）在95%基速以下調壓調速:

由RP2提供基速時電動勢的給定電壓Ue*

，并使Ue*=

95%UN。設置n<95%n

N

，則經(jīng)過電動勢計算單元AE，得到電動勢E<95%UN

；此時，Ue*>Ue

，電動勢調節(jié)器AER飽和，相當于電勢環(huán)開環(huán)；AER的輸出限幅值設置為滿磁給定，加到勵磁電流調節(jié)器AFR，由AFR調節(jié)保持磁通為額定值；用RPn調節(jié)轉速，此時，轉速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)起控制作用，勵磁磁通不變；容許的轉矩也不變，稱作“恒轉矩調速方式”

①轉速外環(huán)——與直流電動機同軸旋轉的測速發(fā)電機TG檢測三相電動機的實際轉速Un，與調節(jié)RPn可調電阻所產(chǎn)生轉速給定信號Un*進行比較，其偏差由轉速調節(jié)器ASR進行控制，轉速調節(jié)器的輸出經(jīng)限幅后，作為電流調節(jié)器的給定信號，通過電流內環(huán)對直流電動機進行調速。工作原理（之二）

②電流內環(huán)——霍爾電流傳感器TA檢測直流電動機電樞電流，經(jīng)過二極管整流電路和電平轉換電路，作為電樞電流反饋信號Ui，與轉速調節(jié)器輸出的電流給定信號Ui*進行比較，偏差經(jīng)電流調節(jié)器ACR進行調節(jié)，輸出經(jīng)限幅后作為控制電壓，控制電力電子變換器UPE的相應的功率器件的開通/關斷，實現(xiàn)對直流電動機的轉速調節(jié)。（3）在95%基速以上弱磁升速范圍，采用恒功率負載，電動勢調節(jié)器AER退飽和，起作用，勵磁電流調節(jié)器起作用:電動機的Id

和Ud

都保持滿磁時的穩(wěn)態(tài)值不變；如果是恒轉矩負載，則隨著下降，Id

和Ud

都上升，所以在電動勢給定設置時留有5%的余量，讓Ud

可以上升到100%UN

。①勵磁主電路——三相工頻交流電源經(jīng)勵磁電流可控整流裝置VFC進行調壓，給直流電動機勵磁．②勵磁內環(huán)——霍爾電流傳感器檢TAF測直流電動機勵磁電流，經(jīng)過電平轉換作為勵磁電流反饋信號Uif

，與電動勢調節(jié)器AER的輸出（勵磁給定信號）Uif

*進行比較，偏差經(jīng)勵磁電流調節(jié)器AFR，輸出經(jīng)限幅后作為控制電壓，勵磁電流可控整流裝置UPEF相應的功率器件的開通/關斷，進行直流電動機勵磁電流調節(jié)，實現(xiàn)對直流電動機的弱磁升速。③電動勢外環(huán)——電動勢計算單元計算AE實際電動勢，作為電動勢反饋信號Ue，與調節(jié)RPe可調電阻所產(chǎn)生電動勢給定信號Ue

*進行比較，偏差經(jīng)電動勢調節(jié)器AER進行控制電動勢調節(jié)器,AER調節(jié)器的輸出經(jīng)限幅后，作為勵磁電流調節(jié)器的給定信號，通過勵磁電流內環(huán)作用，實現(xiàn)對直流電動機的弱磁升速.工作原理（之三）工作原理（之四）（4）電動勢計算單元AE反電勢信號的重構根據(jù)直流調速系統(tǒng)主電路回路方程，可采用運算放大器組成模擬計算電路來實現(xiàn)AE。由霍爾電流傳感器TA檢測直流電動機電樞電流，經(jīng)過二極管整流電路，作為電動勢計算單元AE的電樞電流輸入，由檢測電阻檢測直流電動機電樞電壓，經(jīng)電壓隔離器TVD，作為電動勢計算單元AE的電樞電壓輸入，電動勢計算單元AE按照公式進行計算，輸出實際電動勢作為電動勢反饋信號Ue。

3、微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調速系統(tǒng)硬件結構圖陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)P101圖3-4工作原理（之一）（1）主電路——三相工頻交流電源經(jīng)二極管不控整流，PWM電路調壓，給直流電動機供電．（２）轉速外環(huán)——數(shù)字測速裝置光電編碼盤檢測直流電動機轉速，得到粗略的光電脈沖信號，經(jīng)過脈沖整形得到便于記數(shù)的脈沖信號（邊沿陡峭），送中央處理器進行脈沖記數(shù)，輸出轉速反饋信號數(shù)字量．與轉速給定信號數(shù)字量進行比較，偏差經(jīng)數(shù)字速度調節(jié)器控制，輸出電流給定信號數(shù)字量．工作原理（之二）（３）電流內環(huán)——電流互感器檢測直流電動機電樞電流，經(jīng)過模／數(shù)（Ａ／Ｄ）轉換，作為電樞電流反饋信號數(shù)字量，送中央處理器，與電流給定信號數(shù)字量進行比較，偏差經(jīng)數(shù)字電流調節(jié)器控制，生成ＰＷＭ脈沖序列，經(jīng)過驅動電路進行功率放大和脈沖分配，送相應的功率器件（全控型），進行ＰＷＭ調制，通過控制功率器件的導通時間來調節(jié)占空比，從而調節(jié)ＰＷＭ電路的輸出電壓，實現(xiàn)對直流電動機的轉速調節(jié)．工作原理（之三）（４）泵升限制——通過電阻Ｒ１、Ｒ２檢測單元測量電力電子變換裝置直流側濾波電容的電壓值，經(jīng)過故障綜合和故障保護單元處理，送中央處理器，一旦濾波電容的電壓超過容許值，中央處理器發(fā)出指令進行泵升限制，泵升限制指令使全控型功率器件Ｖb導通，泵升電壓經(jīng)過Ｒb

電阻泄放電機儲存的磁場能，保護電機和電力電子器件．

對于PWM變換器中的濾波電容，其作用除濾波外，還有當電機制動時吸收運行系統(tǒng)動能的作用。由于直流電源靠二極管整流器供電，不可能回饋電能，電機制動時只好對濾波電容充電，這將使電容兩端電壓升高，稱作“泵升電壓”。

工作原理（之四）（５）故障綜合

⑴電流互感器檢測直流電動機電樞電流，經(jīng)過模/數(shù)（Ａ/Ｄ）轉換，經(jīng)過故障綜合和故障保護單元處理，送中央處理器。

⑵通過電阻Ｒ１、Ｒ２檢測單元測量電力電子變換裝置直流側濾波電容的電壓值，經(jīng)過故障綜合和故障保護單元處理，送中央處理器。

⑶電流互感器檢測電力電子變換裝置直流側電流，經(jīng)過故障綜合和故障保護單元處理，送中央處理器。

⑷溫度傳感器檢測電力電子變換裝置溫度，經(jīng)過故障綜合和故障保護單元處理，送中央處理器。中央處理器對以上電壓、電流和溫度等信號進行分析比較，若發(fā)生故障立即通知微機，以便及時處理，避免故障進一步擴大．工作原理（之五）（6）微機數(shù)字控制系統(tǒng)其他外圍設備

微機數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調速系統(tǒng)還配有：

Ｉ/Ｏ接口:通過鍵盤和顯示單元與用戶進行通信.

鍵盤：便于用戶輸入給定轉速的數(shù)字量及其他控制量；顯示電路：顯示所檢測的電壓、電流和溫度值及故障報警等。

通信接口：微機與上位機或其他外設通信;A/D轉換器：模擬量通過A/D轉換器變?yōu)閿?shù)字量,送入微機進行處理,實現(xiàn)控制和故障處理功能;

PWM生成器：微機(數(shù)字控制器)的輸出送PWM生成器,產(chǎn)生ＰＷＭ脈沖序列;

故障綜合和故障保護接口：中央處理器所測單元的電壓、電流和溫度等信號進行分析比較，若發(fā)生故障立即處理

(含泵升電壓限制).4、PWM可逆直流調速系統(tǒng)原理圖陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)P22圖4-1工作原理（之一）（1）主電路——三相工頻交流電源經(jīng)二極管不控整流，可逆電力電子變換器進行調壓，給直流電動機供電(正轉,正組供電,反轉正組供電)。（２）轉速外環(huán)——與直流電動機同軸旋轉的測速發(fā)電機TG檢測三相電動機的實際轉速n，經(jīng)可調電阻器進行幅值調整，通過電平轉換電路,經(jīng)過模／數(shù)（Ａ／Ｄ）轉換，作為轉速反饋信號數(shù)字量，送單片機/微機的中央處理器，與轉速給定信號數(shù)字量n*進行比較，其偏差由轉速調節(jié)器ASR進行控制，轉速調節(jié)器的輸出作為電流調節(jié)器的數(shù)字給定信號，通過電流內環(huán)對直流電動機進行(正轉/反轉)調速。工作原理（之二）（３）電流內環(huán)——霍爾電流傳感器TA檢測直流電動機電樞電流，經(jīng)過電平轉換道路和模／數(shù)（Ａ／Ｄ）轉換，作為電樞電流反饋信號數(shù)字量，送單片機/微機的中央處理器，與轉速調節(jié)器輸出的電流給定信號數(shù)字量進行比較，偏差經(jīng)數(shù)字電流調節(jié)器產(chǎn)生控制電壓，送PWM波生成環(huán)節(jié)UPW,生成相應的ＰＷＭ脈沖序列，經(jīng)過驅動電路模塊GD,進行光電隔離電路和功率放大,并進行脈沖分配，控制橋式可逆電力電子變換器UPEM的相應的功率器件（全控型）的開通/關斷，進行ＰＷＭ調制:通過控制功率器件的導通時間來調節(jié)占空比，從而調節(jié)ＰＷＭ電路的輸出電壓，實現(xiàn)對直流電動機的轉速調節(jié)。5、α=β配合控制有環(huán)流可逆V-M系統(tǒng)正向電動運行過程+++----++Id陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)P126圖4-8MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUc----Pn正向電動運行工作原理KF閉合,加入正向給定電壓U*n=“+”,由于轉速調節(jié)器ASR屬于反向放大電路,ASR的輸出作為電流調節(jié)器的給定:U*i=“-”,電流調節(jié)器ACR屬于反向放大電路,電流調節(jié)器ACR的輸出Uc=“+”,作為正組控制電壓控制GTF產(chǎn)生觸發(fā)脈沖序列，經(jīng)過驅動電路模塊進行光電隔離電路和功率放大,并進行脈沖分配，控制正組電力電子變換器VF相應功率器件的開通/關斷(整流)，直流電動機正轉,通過控制功率器件的導通時間來調節(jié)占空比(ＰＷＭ調制)，從而調節(jié)ＰＷＭ電路的輸出電壓，實現(xiàn)對直流電動機的轉速調節(jié)．電流調節(jié)器ACR的輸出Uc=“+”,經(jīng)反號器AR產(chǎn)生正組控制電壓控制GTR產(chǎn)生觸發(fā)脈沖序列，經(jīng)過驅動電路模塊進行光電隔離電路和功率放大,并進行脈沖分配，控制組反組電力電子變換器VR相應功率器件的開通/關斷(實為待逆變)。6、α=β配合控制有環(huán)流可逆V-M系統(tǒng)正向制動(本組逆變過程)MVRVF-1ARGTRGTFUcASRACRU*n+-UnUiU*i+-TGLc1Lc2Lc3Lc4TMTALdUc+++----++Id0+--++----本組逆變階段工作原理發(fā)出停車（或反向）指令后，轉速給定電壓突變?yōu)榱悖ɑ蜇撝担籄SR輸出躍變到正限幅值+U*im

；ACR輸出躍變成負限幅值-Ucm

；電流由正向負載電流下降到零，其方向未變，因此只能仍通過正組VF流通，

VF由整流狀態(tài)很快變成的逆變狀態(tài)，同時反組VR由待逆變狀態(tài)轉變成待整流狀態(tài)。在VF-M回路中，由于VF變成逆變狀態(tài)，極性變負，而電機反電動勢E極性未變，迫使電流迅速下降，主電路電感迅速釋放儲能，企圖維持正向電流，大部分能量通過VF回饋電網(wǎng)，所以稱作“本組逆變階段”。由于電流的迅速下降，這個階段所占時間很短，轉速來不及產(chǎn)生明顯的變化。7、邏輯控制無環(huán)流可逆調速系統(tǒng)陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)P130圖4-11

ASRDLC-1TAVRVFGTR2ACRMTGGTF1ACR+U*nUn-UiU*iUcfUblfUblrUcrU*i+UiU*iUi0LdAR----+8、轉差頻率控制的轉速閉環(huán)

變壓變頻調速系統(tǒng)FBS電壓型逆變器PWMM3~ASR陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)P189圖6-42

工作原理一、主電路：

由三相工頻交流電（相電壓為220V，線電壓為380V）經(jīng)三相不控二極管整流電路（交-直變換），通過電容濾波（電壓型），再由SPWM逆變器（直-交變換），給三相異步電動機供電。二、控制電路：

⑴電流內環(huán)：

兩個電流互感器TA檢測本調速系統(tǒng)中三相異步電動機定子實際電流Is

，作為輸入信號送Us*=f(1*,Is)函數(shù)發(fā)生器，與定子轉速給定信號1*共同作用，從微機存儲器中查得定子電壓給定信號Us*

（保證氣隙磁鏈恒定φm=C），即用Us*

和1*

控制三相PWM發(fā)生器，產(chǎn)生相應的三相PWM脈沖Usa*、Usb*、Usc*,并進行脈沖分配，經(jīng)相應的驅動電路和隔離電路送至電壓型逆變器功率開關的控制極，控制功率開關的導通和關斷，即得異步電機調速所需的變壓變頻電源。實現(xiàn)對三相異步電動機的調速。二、控制電路：

⑵轉速外環(huán)：

與三相異步電動機同軸旋轉的測速傳感器FBS檢測三相異步電動機的實際轉速ω，經(jīng)可調電阻器進行幅值調整，作為轉速調節(jié)器的反饋信號。與轉速給定信號ω*比較，其偏差由轉速調節(jié)器ASR進行控制，轉速調節(jié)器的輸出轉差頻率信號S*

，與三相異步電動機的實際轉速ω相加，得到定子頻率給定信號1*

，通過電流內環(huán)對三相異步電動機進行變壓變頻調速。VR-12/3LrATRASRAR電流變換和磁鏈觀測M3~TA+++cos

sin

isnpLmis*T*eTe*rrri*sti*smi*si*si*sAi*sBi*sCist電流滯環(huán)型PWM變頻器微型計算機9:帶轉矩內環(huán)的轉速、磁鏈閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)

P212圖6-60

工作原理：

（提示）轉速正、反向和弱磁升速，磁鏈給定信號由函數(shù)發(fā)生程序獲得。轉速調節(jié)器ASR的輸出作為轉矩給定信號，弱磁時它還受到磁鏈給定信號的控制。在轉矩內環(huán)中，磁鏈對控制對象的影響相當于一種擾動作用，因而受到轉矩內環(huán)的抑制，從而改造了轉速子系統(tǒng)，使它少受磁鏈變化的影響。工作原理一、主電路：

由三相工頻交流電源（相電壓為220V，線電壓為380V）經(jīng)三相帶電流內環(huán)(滯環(huán)控制)PWM變頻器,給三相異步電動機供電。二、控制電路：

⑴電流內環(huán)：

兩個電流互感器TA檢測本調速系統(tǒng)中三相電源實際電流，與實際轉速一起送電流變換和磁鏈觀測器處理,產(chǎn)生實際轉矩,與給定轉矩相比較,經(jīng)轉矩控制器輸出定子電流T軸給定分量i*st,與磁鏈控制器輸出的定子電流M軸給定分量i*sm.經(jīng)VR-1變換得i*s.i*sβ

，經(jīng)2/3變換為三相定子電流給定分量i*SＡ

i*SＢ

i*SＣ，與實際電流反饋信號比較，其偏差分別由三個電流滯環(huán)調節(jié)器進行控制，其輸出為一系列PWM觸發(fā)脈沖，通過脈沖分配和相應的驅動、隔離電路送PWM變換器的功率開關的控制極，控制功率開關的導通和關斷，從而實現(xiàn)調壓。二、控制電路：

⑵轉速外環(huán)：

與三相異步電動機同軸旋轉的測速傳感器檢測三相異步電動機的實際轉速ω，經(jīng)可調電阻器進行幅值調整，作為轉速調節(jié)器的反饋信號。與轉速給定信號ω*比較，其偏差由轉速調節(jié)器ASR進行控制，轉速調節(jié)器的輸出作為給定轉矩，與通過相應的計算的實際轉矩比較,轉矩控制器輸出為定子電流T軸給定分量.

i*st，磁鏈控制:

與三相異步電動機同軸旋轉的測速傳感器檢測三相異步電動機的實際轉速ω，經(jīng)轉子磁鏈發(fā)生器，產(chǎn)生磁鏈給定信號ψr*,送入磁鏈調節(jié)器。與磁鏈觀測器所得到的實際磁鏈ψr比較，其偏差由磁鏈調節(jié)器AψR進行控制，輸出定子電流M軸給定分量i*sm

，經(jīng)電流內環(huán),實現(xiàn)調速。（一般情況，基速以下，為調壓調速:

磁鏈調節(jié)器輸出恒定，勵磁磁通不變，轉速、電流雙閉環(huán)系統(tǒng)起控制作用，容許的轉矩也不變，稱作“恒轉矩調速方式”）；

基速以上弱磁升速范圍，，磁鏈調節(jié)器輸出磁通減小，采用恒功率調速方式。轉矩控制:弱磁升速

轉速調節(jié)器的輸出作為給定轉矩產(chǎn)Te*送入轉矩調節(jié)器。由三相異步電動機同軸旋轉的測速傳感器檢測三相異步電動機的實際轉速ω后，與轉矩觀測器所測到的實際轉矩Te比較，其偏差由轉矩調節(jié)器AＴR進行控制，輸出定子電流Ｔ軸給定分量i*st

，經(jīng)電流內環(huán),實現(xiàn)調速。三、控制與計算：3/2VRTr

p+1LmSinCosiCiBiAisisistisms1++r

TrLm1p10:磁鏈開環(huán)的轉差型矢量控制系統(tǒng)見陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)P212圖6-61p1K/PACRURCSIMTG+TA+++++Ld3~+sTrLmLmTr

p+1ASR矢量控制器1*s*si*sisi*sti*sm*r*TG工作原理一、主電路：

由三相工頻交流電（相電壓為220V，線電壓為380V）經(jīng)三相整流電路（UR直-交變換），通過電感濾波（電流型），再三相逆變器（CSI交-直變換），給三相異步電動機供電。二、控制電路：

⑴電流內環(huán)：

兩個電流互感器TA檢測本調速系統(tǒng)中三相電源實際電流，經(jīng)二極觀管整流電路和可調電阻器進行幅值調整，作為電流調節(jié)器的反饋信號。與矢量控制器輸出的電流給定信號比較，其偏差由ACR電流調節(jié)器進行控制，其輸出控制功率開關器件觸發(fā)脈沖產(chǎn)生和分配，經(jīng)相應的驅動電路和隔離電路送整流器UR的功率開關的控制極，控制功率開關的導通和關斷，調節(jié)三相電壓的大小，從而實現(xiàn)調壓。二、控制電路：

⑵轉速外環(huán)：

與三相異步電動機同軸旋轉的測速傳感器FBS檢測三相異步電動機的實際轉速ω，經(jīng)可調電阻器進行幅值調整，作為轉速調節(jié)器的反饋信號。與轉速給定信號ω*比較，其偏差由轉速調節(jié)器ASR進行控制，其輸出作為給定轉矩，通過矢量控制器處理，矢量控制器的一個輸出為定子電流給定信號i*s

，再通過電流內環(huán)實現(xiàn)對三相異步電動機的電樞電壓進行調節(jié)。矢量控制器的另一個輸出為觸發(fā)脈沖相位，控制三相逆變器（CSI交-直變換）相應功率開關管的通/斷，實現(xiàn)調頻。三、矢量控制器：⑴輸入/輸出關系：矢量控制器的輸入有兩個：轉矩給定信號，轉子磁鏈給定信號輸出有兩個：一個輸出為電流給定信號，可通過電流內環(huán)實現(xiàn)調壓.

另一個輸出為觸發(fā)脈沖相位，控制三相逆變器（CSI交-直變換）相應功率開關管的通/斷，實現(xiàn)調頻,

與整流器UR的調壓一起作用,達到變壓變頻控制的目的。三、矢量控制器：

（2）轉速調節(jié)器ASR的輸出正比于轉矩給定信號，實際上是：

由矢量控制方程式可求出定子電流轉矩分量

給定信號i*st

和轉差頻率給定信號*s，其關系為：

二式中都應除以轉子磁鏈r

，因此兩個通道中各設置一個除法環(huán)節(jié)。

三、矢量控制器：

（3）i*sm和i*st

經(jīng)直角坐標/極坐標變換器K/P合成后，產(chǎn)生定子電流幅值給定信號i*s

和相角給定信號*s

。前者經(jīng)電流調節(jié)器ACR控制定子電流的大小，后者則控制逆變器換相的時刻，從而決定定子電流的相位。定子電流相位能否得到及時的控制對于動態(tài)轉矩的發(fā)生極為重要。極端來看，如果電流幅值很大，但相位落后90°，所產(chǎn)生的轉矩仍只能是零。

（3）定子電流勵磁分量給定信號i*sm

和轉子磁鏈給定信號*r

之間的關系是靠式（6-137）建立的，其中的比例微分環(huán)節(jié)Tr

p+1使ism

在動態(tài)中獲得強迫勵磁效應，從而克服實際磁通的滯后。

（4）轉差頻率給定信號*s按矢量控制方程式（6-135）算出，實現(xiàn)轉差頻率控制功能。三、矢量控制器：

由以上特點可以看出，磁鏈開環(huán)轉差型矢量控制系統(tǒng)的磁場定向由磁鏈和轉矩給定信號確定，靠矢量控制方程保證，并沒有實際計算轉子磁鏈及其相位，所以屬于間接矢量控制。12:雙閉環(huán)控制串級調速系統(tǒng)陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)P236圖7-17工作原理一、主電路：

⑴定子電路：

由三相工頻交流電（相電壓為220V，線電壓為380V）給三相異步電動機供電。

⑵轉子電路：

轉差功率經(jīng)電力電子變換器和耦合互感器回饋電網(wǎng)。三相異步電動機轉子接三相不控二極管整流電路（交-直變換），通過電感濾波，晶閘管逆變(直-交變換)得三相工頻交流電(某一小電壓)，經(jīng)交流互感器耦合、隔離，將三相異步電動機的轉差功率回饋電網(wǎng)，提高系統(tǒng)運行效率。二、控制電路：

⑴電流內環(huán)：

兩個電流互感器TA檢測串級調速系統(tǒng)中三相異步電動機轉子側電力電子變換器的兩相實際輸出電流，（由于為三相對稱電流，第三相可以從兩相實際輸出電流算出：-ia=ib+ic）。經(jīng)可調電阻器進行幅值調整，作為電流調節(jié)器的反饋信號。與電流給定信號比較，其偏差由電流調節(jié)器進行PI（比例、積分）控制，其輸出控制晶閘管觸發(fā)脈沖產(chǎn)生和分配，經(jīng)相應的驅動電路和隔離電路送至轉子側電力電子變換器的晶閘管逆變器功率開關的控制極，控制功率開關的導通和關斷，調節(jié)三相異步電動機轉子側附加電動勢的大小，從而對三相異步電動機進行調速。二、控制電路：⑵轉速外環(huán)：

與三相異步電動機同軸旋轉的測速發(fā)電機TG檢測三相異步電動機的實際轉速，經(jīng)可調電阻器進行幅值調整，作為轉速調節(jié)器的反饋信號。與轉速給定信號比較，其偏差由轉速調節(jié)器進行PI（比例、積分）控制，其輸出作為電流調節(jié)器的給定信號，通過電流內環(huán)實現(xiàn)對三相異步電動機進行調速。說明

圖7-17所示為雙閉環(huán)控制的串級調速系統(tǒng)原理圖。圖中，轉速反饋信號取自異步電動機軸上聯(lián)接的測速發(fā)電機，電流反饋信號取自逆變器交流側的電流互感器，也可通過霍爾變換器或直流互感器取自轉子直流回路。為了防止逆變器逆變顛覆，在電流調節(jié)器ACR輸出電壓為零時，應整定觸發(fā)脈沖輸出相位角為=min

。圖7－17所示的系統(tǒng)與直流不可逆雙閉環(huán)調速系統(tǒng)一樣，具有靜態(tài)穩(wěn)速與動態(tài)恒流的作用。所不同的是它的控制作用都是通過異步電動機轉子回路實現(xiàn)的。

13:

由交-直-交電流型負載換流變壓變頻器供電的同步電動機調速系統(tǒng)陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)P244圖8-2工作原理１、主電路：

由三相工頻交流電（相電壓為220V，線電壓為380V）經(jīng)三相半控晶閘管整流電路（直-交變換），通過電感濾波（電流型），再經(jīng)三相晶閘管逆變器（交-直變換），給三相同步電動機供電。工作原理2、勵磁電路：

由三相工頻交流電（相電壓為220V，線電壓為380V）經(jīng)三相半控晶閘管勵磁整流電路（直-交變換），給三相同步電動機勵磁。兩個電流互感器檢測本調速系統(tǒng)中三相同步電動機實際勵磁電流，作為系統(tǒng)控制器的勵磁輸入信號，經(jīng)勵磁電流控制產(chǎn)生相應的觸發(fā)脈沖信號，經(jīng)脈沖分配和驅動、隔離送至三相勵磁整流電路晶閘管的控制極，控制功率開關的導通，即得同步電機勵磁所需的電流，實現(xiàn)對三相同步電動機勵磁控制。3、控制電路：

⑴電流內環(huán)：

電流互感器TA檢測本調速系統(tǒng)中電源側變換器（整流器）輸出的實際電流，與系統(tǒng)控制器（指轉速調節(jié)器）產(chǎn)生的電流給定信號相比較，其偏差通過電流控制器作用，產(chǎn)生相應的三相觸發(fā)脈沖，經(jīng)驅動和隔離電路送至電源側變換器晶閘管的控制極，控制其導通，實現(xiàn)調壓。⑵轉速外環(huán)：與三相同步電動機同軸旋轉的測速傳感器FBS檢測三相異步電動機的實際轉速ω，經(jīng)可調電阻器進行幅值調整，作為轉速調節(jié)器的反饋信號。與轉速給定信號ω*比較，其偏差由系統(tǒng)控制器（指轉速調節(jié)器）進行控制，其輸出作為電流調節(jié)器的給定信號，通過電流內環(huán)實現(xiàn)對三相異步電動機進行調速。3、控制電路：⑶轉差控制：

測速傳感器FBS檢測三相同步電動機的實際轉速ω，與轉速給定信號ω*比較，形成轉差，由系統(tǒng)控制器（指轉差調節(jié)器）進行控制，產(chǎn)生相應的三相觸發(fā)脈沖，經(jīng)驅動和隔離電路送至電機側變換器（逆變器）晶閘管的控制極，控制其導通，實現(xiàn)調頻。與轉速外環(huán)、電流內環(huán)的調壓控制一起，實現(xiàn)對三相同步電動機進行變壓變頻協(xié)調控制。3、控制電路：⑶換流控制：

LCI同步調速系統(tǒng)在起動和低速時存在換流問題：低速時同步電動機感應電動勢不夠大，不足以保證可靠換流；當電機靜止時，感應電動勢為零，根本就無法換流。這時，須采用“直流側電流斷續(xù)”的特殊方法，使中間直流環(huán)節(jié)電抗器的旁路晶閘管導通，讓電抗器放電，同時切斷直流電流，允許逆變器換相，換相后再關斷旁路晶閘管，使電流恢復正常。用這種換流方式可使電動機轉速升到額定值的3%~5%，然后再切換到負載電動勢換流。

14:

由交-交變壓變頻器供電的大型低速同步電動機調速系統(tǒng)陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)P245圖8-3工作原理１、主電路：

由三相工頻交流電（50HZ，相電壓為220V，線電壓為380V）經(jīng)三相變壓器調壓，給三相交-交變頻器（晶閘管相控式周波變流器、三個單相組成），產(chǎn)生20HZ~25HZ的低頻交流電，供給三相同步電動機。2、勵磁電路：

由三相工頻交流電（相電壓為220V，線電壓為380V）經(jīng)變壓器調壓，三相半控晶閘管勵磁整流電路（直-交變換），給三相同步電動機勵磁。3、控制電路：

轉速閉環(huán)：

與三相同步電動機同軸旋轉的測速傳感器FBS檢測三相異步電動機的實際轉速ω，經(jīng)可調電阻器進行幅值調整，作為轉速調節(jié)器的反饋信號。與轉速給定信號ω*比較，其偏差由控制器（指轉速調節(jié)器）進行控制，產(chǎn)生相應的三相觸發(fā)脈沖，

一部分經(jīng)驅動和隔離電路送至交-交變頻器晶閘管的控制極，控制其導通，實現(xiàn)變壓和變頻。

另一部分經(jīng)驅動和隔離電路送至勵磁變換器晶閘管的控制極，控制其導通，實現(xiàn)勵磁調節(jié)。15:同步電動機基于電流模型的矢量控制系統(tǒng)陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)P247圖8-6位置傳感器工作原理１、主電路：

由三相工頻交流電（50HZ，相電壓為220V，線電壓為380V），給三相交-交變頻器（晶閘管相控式周波變流器、三個單相組成），產(chǎn)生低頻交流電，供給三相同步電動機。2、勵磁電路：由三相工頻交流電（相電壓為220V，線電壓為380V）經(jīng)三相半控晶閘管勵磁整流電路（直-交變換），給三相同步電動機勵磁。勵磁電流互感器TAF檢測本調速系統(tǒng)中三相同步電動機實際勵磁電流，作為勵磁控制器AFR的反饋輸入信號，與勵磁給定信號相比較，其偏差送勵磁控制器，產(chǎn)生相應的觸發(fā)脈沖信號，經(jīng)脈沖分配和驅動、隔離送至三相勵磁整流電路晶閘管的控制極，控制其導通，即得同步電機勵磁所需的電流，實現(xiàn)對三相同步電動機勵磁控制。3、控制電路：

⑴電流內環(huán)：

三個電流互感器TAA、TAB、TAC檢測本調速系統(tǒng)中定子的實際電流，與矢量運算器產(chǎn)生的電流給定信號iA*、iB*、iC*，相比較，其偏差通過電流控制器作用，產(chǎn)生相應的三相觸發(fā)脈沖，通過驅動和隔離電路送至交-交變頻器晶閘管的控制極，控制其導通，實現(xiàn)變壓和變頻，對電機進行調速。3、控制電路：

⑵轉速閉環(huán)：

與三相同步電動機同軸旋轉的測速傳感器FBS檢測三相異步電動機的實際轉速ω，經(jīng)可調電阻器進行幅值調整，作為轉速調節(jié)器的反饋信號。與轉速給定信號ω*比較，其偏差由ASR轉速調節(jié)器進行控制，ASR的輸出是轉矩給定信號Te*，按照式（8-14），Te*除以磁通模擬信號R*即得定子電流轉矩分量的給定信號ist*，與*乘以系數(shù)K

即得合成勵磁電流的給定信號iR*、定子電流勵磁分量給定信號ism*一起送入矢量運算器。將iR*、ist*、ism*和來自位置傳感器BQ的旋轉坐標相位角一起送入矢量運算器，按式（8-7）以及式（8-9）、（8-10）計算出定子三相電流的給定信號iA*、iB*、iC*和勵磁電流給定信號if*。一部分iA*、iB*、iC*經(jīng)電流調節(jié)器控制，實現(xiàn)變壓變頻調速。另一部分if*經(jīng)勵磁控制器AFR，實現(xiàn)勵磁調節(jié)。16:

按轉子磁鏈定向并使id=0的PMSM自控變頻調速系統(tǒng)陳伯時教材:運動控制系統(tǒng)(第3版)P255圖8-13工作原理１、主電路：

由三相工頻交流電（50HZ，相電壓為220V，線電壓為380V），經(jīng)三相PWM變換器，產(chǎn)生變頻交流電，給三相同步電動機供電。2、控制電路：

⑴電流內環(huán)：

三個電流互感器TAA、TAB、TAC檢測本調速系統(tǒng)中定子的實際電流，與矢量運算器產(chǎn)生的電流給定信號iA*、iB*、iC*，相比較，其偏差通過電流控制器作用，控制PWM變換器，實現(xiàn)變壓和變頻，對電機進行調速。2、控制電路：

⑵轉速閉環(huán)：

與三相同步電動機同軸旋轉的測速傳感器FBS檢測三相同步電動機的實際轉速ω，經(jīng)可調電阻器進行幅值調整，作為轉速調節(jié)器的反饋信號。與轉速給定信號ω*比較，其偏差由ASR轉速調節(jié)器進行控制，ASR的輸出是定子電流給定信號is*，與經(jīng)過查表法讀取相應的正弦函數(shù)值相乘后，得三相電流給定信號iA*、iB*、iC*

iA*、iB*、iC*經(jīng)電流調節(jié)器控制，實現(xiàn)變壓變頻調速。17:交-直-交電壓源變頻調速系統(tǒng)

U給定URCSITA函數(shù)發(fā)生器頻率給定動態(tài)校正器極性鑒別器壓頻變換器環(huán)形分配器脈沖放大器C給定積分器絕對值發(fā)生器UgUabsUvUi+U*i-+AVRACR++M3~主電路：

對稱工頻三相電源供電給交-直-交電壓源型間接變頻器，變頻器輸出可調壓調頻的交流電給三相異步電動機。變頻器的整流部分是由晶閘管組成的半控三相橋式整流器，通過電流調節(jié)器的輸出產(chǎn)生觸發(fā)脈沖控制六個晶閘管的導通，進行調壓。