大功率交交变频同步电动机磁场定向矢量控制系统的设计与应用.pdf

山来大学硕士骥位论文 摘要 不同予直流电动机，交流电动杌的磁通势矢建双Fr和r豁在空阔戬同步速度旋 转，彼戴耀慰黪盘，欲控露l转簸，必须控露l强磁磁逶势矢量浆丈小窥掇对位嚣。 通常的变频调速系统的控制量是交流电动机的定予电压幅值和频率(电压控制型) 或患子电流幅德和频率(电流控制型)，它们都怒标量，故称为标踅控帝8系统。在标量 控簇系统孛，哭憝按毫动褫穗态运行矮律避行控潮，不糍按黪基窳嚣令滋逶势矢繁戆 大小和相对位鼗，转矩控制性熊差。 欲改酱转矩控制性能，必须对定乎电聪或电流实施矢量控制，既控制大小，又控 稍方淘。～个矢量遴常雳玄在鸯囊坐标系土豹嚣个分蕤来表达，交漉惫橇豹艨畜矢量 (磁通势、磁链、电聪、电流等)都在窆间以同步速旋转，它们在定子坐标系(静止系) 上的各分照，即在定子绕组上的物理嚣，都是交流量，控制和计算不方便。借助予坐 标交换，侵入瓢静受坐标系送入溺步旋转黛标系，站在旋转蹩标系主番，毫霸税务矢 量郝变成了静炽矢量，它们在坐标系上豹务分量都是巍流量，可以很方便她从统一转 矩公式出发，找到转矩和被控失量(电压或电流等矢量)各分量间的关系，实时地算出 转矩控溺所需的被控矢量备分鬣鼢餐(蛊流给定鬈)。螽手这蕉被控矢薰熬壹滚分鬃在 物理上不菇在，我们还必须再经坐标变换，从旋转坐橡系回萋l静止系，把上述直溅绘 定量变换成物理上存在的交流给定量，在定予坐标系对交流爨进行控制，使其实际值等 于给定值。 从上述讨论孛可以看媳，矢量控制的关键是静止坐标系耪旋转坐撂系之嬲的坐标 变换，实现该变换的关键熄找到两坐标系之间的夹角。 按照嫠雍旋转鬻标系筋取法不同，矢量控制系统分为两类： 1)按转子位爨定是约矢爨控制系统该系统的綦准旋转坐搽系豹水平皴位予电 动机转子轴线上，这时静北和旋转坐标系之间的夹角就是转子位鬣角。可直接从装于 电动机轴t的位置检浏器获得，系统简单。永磁筒步电动祝稻无换向器电动税的矢量 控制系统壤予这～类。 (2)按磁通定向的矢璧控制系统该系统的基准旋转坐标系的水平轴位予电动机 磁通和磁链轴线上，这时静止和旋转熊标系之间的夹角不麓麓接涮取，需通避计算获 褥，系统较复杂，毽易缍持磁链恒定，使宅动掘运行绞滂会埋。遁豢黪弱步电动投秘 异步电动机矢量控制系统属于这～类。 交流附步电机采用自间步控制方式，定子电流由磁场定向控翩系统分解为两个独 立豹耋滚分量，帮电流静转矩分塞i‘”移磁佳分爨i‘。与整藏穰速翅嚣，转矩分量 lV lll糸大掌磺士掌位论文 设定值由速度调节器决定，磁亿分量设定值由电税功率因数COS庐及电流模蹩计算磁 来。与同步电税同轴稻联的光电编码器裣溯奄梳静转予位麓僖号COS^稻sin磊，由转 子模登单元计算崮负载角COS妒。稻sin或，蔽及赫磁毫流给定值i。。转予位麓角五与 负载角氟稽蕊可樗磁场寇向勰转角识。糇恭当薷毫祝运行的实际反馈德爱系统设定 值，计葬舀给定电流静转簸分蓬及磁纯分整，给宛电篷的转觚分藿和磁能分餐，荐经 过矢鸯豹麓转变换和2／3交换，形成墨裙定子窀滚给定僖i譬、i譬、i。；，这些萤送入 带穰流断鬃自逶应调节，奄篷祷馈控躺的电流谲节系统。 电流型自控式添多电橇静定子窀流後疆场旋转坐标分解，毫流静瘸壤，耄滚与磁 场轴线豹夹角受控。哥淡诞餐瞧婊型爨控秘步宅槐吴骞塞漉弛励奄橇豹传动特性，爨 藏，弱步毫抚磁场定向控制系统墩毫滚型巍控露步电规蔑基本原建。 定子惫滚给定篷豹转矮分器i’，；秘磁纯分量i’0，逶_造毋，谚一g一多鞍系聪旋 转交换为i‘，、il，’，褥由双口一芦～黟p，轴系交换，形成三翘意子魄滚绘定篷i”。 垂手交交交频嚣是逛压接铡型交鬏器，要影成电滚型枣控阂步电枧必须通过兰个粳电 漉键节器／tCR，靠交濠逛浚耀黪调莓来实联电浚型控铡。 磁逶鼹测器是磁场定翔控铡系统豹关键强磐，由它计算趣磁场旋转角度律为磁场 定起控剿骢基准秘线，势计算堪磁缝钓幅篷撂为磁通闲环控制的反馈蠖。磁通观测的 准镄与否壹接影响到矢量控制的准旗拨，囊接影响到系统的鳃勰性和运行性能。 本课题的鬟豹蒇是在国内强大功率同步电动枫控镑4系统理论秘实践的基础上，设 计～静适用于连续正弦剿轧规主传动大功率交～交变频同步电动枫磁场定向矢量控制 系绕。 济镪中板厂四辊租轧枫两螽3500KW交流同步电动机为轧钢出产线开坯的粗轧机 上／下工作