第四章矢量变换控制技术.ppt

* * 2、按转子磁链定向的异步电动机矢量控制系统的控制方程式 在矢量控制系统中，由于可测量的被控制变量是定子电流矢量，因此必须找到定子电流矢量各分量与其他物理量之间的关系。由电压方程中的第三行可得： 4.4.1 按转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统 将上式带入： 时间常数 实现磁通和转矩电流的完全解耦 一阶惯性环节 4.4.1 按转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统 由电压方程矩阵第四行得： 表明当磁链恒定时，无论是稳态还是动态过程，转差角频率都与异步电动机的转矩电流分量成正比。 4.4.1 按转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统 3、按转子磁链定向的三相异步电动机等效直流电动机模型及矢量控制系统的基本结构 （1）三相异步电动机的等效直流电动动机模型图 4.4.1 按转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统 CIM 等效直流 电动机模型 4.4.1 按转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统 4.4.1 按转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统 （2）矢量控制的基本结构 通过矢量坐标变换和按转子磁链定向，最终得到三相异步电动机在同步旋转坐标系上的等效直流电动机模型。余下工作就是如何模仿直流电动机转速控制方法来设计三相异步电动机矢量控制系统结构。 根据直流调速系统的转速控制原则，可设置转速调节器和磁链调节器，分别控制转速和磁链，形成转速闭环系统和磁链闭环系统。 4.4.1 按转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统 由图可看出，虚线框内部分，反旋转变换与电机内 部的正旋转变换抵消，2/3变换与电机内部3/2变换抵消 。因此在设计控制器中，虚线框内矢量坐标变换部分可 以删除，不必考虑。 转速反馈环节 转矩反馈环节 ASR ATR VR-1 2/3 变 压 变 频 电 源 3/2 VR 等效 直流 电机 模型 AΨR 磁链反馈环节 三相异步电动机 4.4.1 按转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统 4.4.1 按转子磁场定向的异步电动机矢量控制系统 K/P 利用直角-极坐标变换，可实现另一种矢量控制结 构，即转差型矢量控制结构。 第4章 异步电动机矢量控制系统 矢量控制的基本概念 矢量坐标变换及变换矩阵 三相异步电动机在不同坐标系下的数学模型 磁场定向和矢量控制的基本控制结构 转子磁链观测器 异步电动机矢量控制系统 数字化异步电动机矢量控制系统设计 4.5 转子磁链观测器 转子磁链矢量的模值 和磁场定向角 都是实际值，然而这两个量都是难以直接测量的，因而在矢量控制系统中只能采用观测值或模型计算值（记为 ）。 是用来作为磁链闭环的反馈信号， 是用确定M轴的位置，二者都要求 （实际值）， （实际值），才能达到矢量控制的有效性。因此准确地获得转子磁链的幅值 和它的空间位置角 是实现磁场定向控制的关键技术。 4.5 转子磁链观测器 检测和获取方法 直接法 间接法 探测线圈法 磁敏式检测法 模型法 直接法就是在电机定子内表面装填霍尔元件或者在电机槽内埋设探测线圈直接检测转子磁链。此种方法检测精度高。但是在电机内部装设元件往往会遇到不少工艺和技术问题；特别是齿槽的影响，使检测信号中含有大量的脉动分量，而且，电机的线速度越低越严重。 检测交流电机的定子电压、电流及转 速等易得的物理量，利用转子磁链观测模型，实际计算转子磁链的模值和空间位置。 1、电流模型法 由实际的三相定子电流通过3/2变换得到二相静止坐标系上的电流 和 。转子磁链在 轴上的分量为： 3.5.1建立在二相静止坐标系上的开环转子磁链观测器 3.5.1建立在二相静止坐标系上的开环转子磁链观测器 由变换到 轴系上的异步电动机电压矩阵方 程第三行求得 3.5.1建立在二相静止坐标系上的开环转子磁链观测器 根据上式构成开环方式的电流模型法转子磁链观测器运算模型，如图。 3/2 3.5.1建立在二相静止坐标系上的开环转子磁链观测器 2、电压模型法 电压模型法是在 坐标系下根据定子电压、电流信号观测转子磁链。 3.5.1建立在二相静止坐标系上的开环转子磁链观测器 按上式可绘制用电压模型构成的转子磁链观测器模型如图： 3.5.1建立在二相静止坐标系上的开环转子磁链观测器 3、在磁场取向上二相旋转坐标系中的转子磁链观测模型 下图表示在磁场取向上二相旋转坐标系中的转子磁链观测模型的运算