三相异步电机矢量控制2011.5.31).pptVIP

三相异步电机矢量控制简介 目录 ◆电 机 ◆变 频 器 ◆ 矢 量 控 制 1.1 电机类型 HB 型 步进电机 感应电机（异步） 同步电机 PM 型 电机 VR 型 交流电机 同步磁阻电机 转换磁阻电机 永磁铁电机 三相 直流电机 无刷电机 有刷电机 单相 1.2 三相异步电动机的外形图 及主要部件。 1.3 三相异步电机原理 U2 U1 W2 V1 W1 V2 n 1、电生磁：三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。 2、磁生电：旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。 3、电磁力：转子载流（有功分量电流）体在磁场作用下受电磁力作用，形成电磁转矩，驱动电动机旋转，将电能转化为机械能。 1.4 三相异步电机等效电路 基本方程 1.5 直流电机原理 刷子 永久磁铁 导线 换向器 结构 等效电路 Ra V Ia 刷子 永久磁铁 B E 电机 2.1 变频器原理 变频器将交流电转换成直流电，然后将直流电再转换成交流电，在这个过程中，变频器通过可变频率的电压给电机。 电源 电机 电源 母线电压 类似正弦波电压 转换器 变频器 ◇变频器 整流开关，将直流转成交流电。 ◇转换器 整流二极管，将交流转成直流 2.2 变频器结构图 2.3 硬件功能： 1、Freescale 56F8023的DSC芯片：有DSP功能； 2、电源： AC-DC308V，DC-DC15V, 3.3V； 3、 Sanyo----SKT621 －Shunt Restistor； 4、速度反馈：比较器放大电路； 5、DC-BUS检测； 6、电流采样电路； 7、FreeMaster：与电源隔离的PC机串行通迅接口； 8、JTAG：专用的调试接口； 9、设计应用时的数据通讯UART接口； 2.4 软件功能： 1、矢量控制算法的实现； 2、OOB判断； 3、称重； 4、电机温度测量； 5、电机阻值校正； 6、功率限制及电流限制； 7、UART通信； 8、多重保护（过流、过压、欠压、速度信号丢 失、电机缺相、电机堵转、IPM温度过高、电机 温度过高等）； 3.1 矢量控制原理 Phase A Phase B Phase C ? ? Phase A Phase B Phase C d q d q ? ? 3-Phaseto2-Phase StationarytoRotating Modulation 3-PhaseSystem 3-PhaseSystem 2-PhaseSystem AC RotatingtoStationary AC DC ControlProcess Stationary Reference Frame Stationary Reference Frame Rotating Reference Frame i b i c i a A B C s i b i a i Clarke 变换 3相交流模式 2相交流模式 Park 变换 i b B C ? d d axis rotor flux axis i q i d s i a i 这样经过上面的变换就可以把电机的总电流is分解为与d轴重合和正交的两个分量id和iq。分别称为励磁分量和转矩分量，这样就实现了磁链和转矩的解耦，异步电机就可以和直流电机一样来控制。 虽然矢量控制可以实现定子电流的完全解耦，但是定子的电压还是有耦合的，即ud受iq的影响，uq受id的影响，所以在矢量控制中要考虑这个问题。 3.2 矢量控制结构图 PID controller PI controller d,q a,b SVM PWM Captured Tacho Generator Signal Speed reference PI controller Rotor Flux Estimator Adaptive Circuit 3-ph Current Reconstr. + + + + + + + - - - Speed Calculator Measured Speed DC-Bus Current Ud Uq Isq_req Isd_req Ud Uq Isq Isd PWM ADC DC-Bus Voltage Quad Timer Udcb Idcb PWM Output Digital Signal Controller 56F8xxx slow control loop fast control loop Field-Weakening Control Umax f-stator Isdmax correction 2 3 d,q a,b Decoupling ? ? ? 3.3 软件状态图 STOP FAULT R