第7章异步电动机的动态数学模型及矢量控制讲述.ppt

重要说明：MT坐标系下建立的三相异步电动机动态数学模型是矢量控制的基础。 （1） （2） （3） 五 异步电动机的矢量控制原理 由矩阵第四行展开 矢量控制思想 第5节 坐标变换及坐标变换电路 VR 1 1 1 1 3/2——三相/两相变换; VR——同步旋转变换; ? ——M轴与A轴的夹角 一、三相-两相变换（3/2变换） 在三相静止绕组A、B、C和两相静止绕组之间的变换， 或称三相静止坐标系和两相静止坐标系间的变换，简称3/2变换。 等效变换的原则:三相绕组产生的合成磁势与两相绕组产生的合成磁势相等. 设三相绕组有效匝数为N3 两相绕组有效匝数为N2 写成矩阵形式，得 考虑变换前后总功率不变，匝数比应为 电流变换阵也是电压变换阵和磁链变换阵。 二、磁链空间矢量方程 （一）定子磁链空间矢量方程（以定子A相绕组轴线为参考轴） （二）转子磁链方程（以转子a相 绕组轴线为参考轴) (三)、以任意X轴为参考轴的定、转子磁链空间矢量 根据上述推导出的在同一参考轴下定转子磁链空间矢量的方程可以画出磁链等值电路和空间矢量图 三、电压空间矢量方程 （一）定子电压空间矢量方程 以定子A相绕组轴线为参考轴 若以任意X轴为参考轴 A轴 a轴 x轴 （二）转子电压空间矢量方程 将上式两边同乘以 ,并注意到 得任意轴X为参考的转子电压空间矢量方程式 将上式折算到定子,即两边同乘以 得 (三)、异步电动机空间矢量等值电路 (1)X轴取为定子A相绕组轴线时: ω (2)X轴取为转子a相绕组轴线时: a轴,即x轴 ω (3)X轴取为同步旋转磁场轴线时: 归纳:空间矢量下异步电动机数学模型 第4节 空间矢量分解到直角坐标系 一、空间矢量分解为任意直角坐标系x、y分量 显然 二、空间矢量分解为x、y分量的物理意义 意义1： 用轴线垂直的两相电机模型等效三相电机模型，可以解除绕组间的耦合问题，使模型参数变得简单； 意义2： 众所周知，直流电动机是一种控制性能非常优越的电机，原因在于直流电动机传动系统能够较容易实现对瞬时电磁转矩的有效控制。因为：Te=CmФmIa，主磁通Фm与电枢电流Ia产生的磁势Fa在空间上相互垂直，两者之间没有耦合关系，互不影响，因此电磁转矩可以通过调节Фm或电枢电流Ia来加以控制。特别是当Фm=const时，通过对电流Ia的控制，就可实现对电动机动态转矩的线性控制。 而异步电动机对电磁转矩的控制就复杂多了。因为 ω1 ω1 取两相坐标系X、Y如图位置，X轴与Фm夹角为 ，Y轴引前X轴900，且坐标系以同步转速旋转。 归纳： 空间矢量分解成x、y分量的物理意义？ ⑴将三相绕组电机模型等效为两相绕组电机模型，解除绕组间的耦合问题，实现了解耦； （2）通过选择合适的直角坐标系（MT坐标系），使三相异步电动机具有与直流电动机相似的转矩控制。将非线性调速控制问题变为线性控制问题； 三、用X、Y分量表示的异步电动机的基本方程 将异步电动机空间矢量方程中的每个矢量分解成X、Y坐标系下的两个分量。 （一）、磁链方程 （二）、电压方程 对于定子电压矢量方程 转子电压方程 将上述四个方程写成矩阵形式 四、X轴不同取向下的异步电动机数学模型 （一）、αβ坐标系下异步电动机数学模型 取定子A相绕组轴线为X轴（静止坐标系，又称为αβ坐标系） 电压方程 转矩公式 （二）、X轴取转子a相绕组轴线（以转子转速ω旋转的直角坐标系，又称为dq轴直角坐标系） 电压方程 （三）、X轴取为转子磁链方向（以同步转速旋转的直角坐标系，又称为MT直角坐标系） ω1 M T * 第7章　异步电动机的动态数学模型及矢量控制 　　　　　前面几章介绍的异步电动机转速开环恒Ｕ１／ｆ１　协调控制的变频调速系统以及转差频率控制的变频调速系统，都是依据异步电动机稳态下的等值电路和转矩公式得出的维持恒磁通的结论。但动态下磁通是否恒定则不予考虑。另外上述变频控制都是采用标量控制方法，即仅控制电动机的电压或电流的幅值，而不控制其相位．所以前面介绍的变频控制方法不可能具有良好的动态性能． 　　　　 第1节 A、B、C坐标系下异步电动机的动态数学模型 三相异步电动机的动态数学模型包括： （1）磁链方程； （2）电压方程； （3）转矩方程； 一、三相异步电动机的物理模型 假设 （1）无论笼型转子或绕线转子，都等效成绕线转子。 （2）三相定子绕