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现代电机控制技术作业 专业： 班级： 学号： 姓名： 四．PMSM传统变频调速与矢量控制比较分析1．说明传统变频调速的基本原理和控制方式答：传统变频调速的基本原理是：PMSM转速n，频率f和极对数p之间有如下不变的关系，即，只要改变频率f即可改变电动机的转速。 控制方式： 控制。 设电动机的气隙磁通用表示，励磁电流感应电势和气隙磁通之间有如下关系： 因此，为了使气隙磁通在整个调速过程中保持不变，改变电源频率的同时改变感应电动势，使其满足＝常值。 实际定子阻抗上压降与定子电压相比很小时，由于V≈E,所以，只要控制电源电压和频率，使得＝常值。2.说明传统变频调速系统为什么可以采用开环控制答：采用V/F控制，可以对变频器输出的电压和频率同时进行控制，从而在保持磁通不变的情况下，得到所需的转矩特性。3.说明传统变频调速系统在动态情况下不能严格控制转子速度的根本原因答：传统变频调速系统的控制方式是V/F形式，它是一种开环控制方式，在动态情况下，转子的速度不能反馈，还由于存在外部扰动，转子速度受到干扰后不能严格跟踪给定。4.说明矢量控制与传统变频调速比较本质上的不同。 答：传统变频调速的控制方式是开环控制，当电动机在额定转速以下调速时，其带负载能力将下降。矢量控制是闭环控制，使异步电动机变频速后的机械特性以及动态性能达到和直流电动机调压时的调速性能相媲美。5.说明为什么矢量控制必须检测转子位置。 答：通过检测转子的位置，知道了转子的相位，可以进行三相轴系abc到旋转轴系dq的变换。 6.说明为什么将传统变频调速称为他控式控制，而将矢量控制称为自控式控制？ 答：传统变频调速，属于开环控制，当输出和给定之间有差时，需要人为进行调节，使输出跟踪给定，所以称为他控式控制；而矢量控制采取闭环方式，通过反馈输出，和给定进行比较后，自我进行调节，所以被称为自控式控制。 六、试对PMSM转子磁场定向矢量控制与直接转矩控制进行比较分析。 1．说明基于转子磁场定向的矢量控制（），控制的是电枢磁场；而对于直接转矩控制（）而言，控制的是定子磁场。 答：基于转子磁场定向的矢量控制，由式，可以看出在动态短暂过程中可认为转子磁链矢量是不变的，极对数p也不变，此时可通过控制来控制，即控制的是电枢磁场；而对于直接转矩控制（）而言，在动态短暂过程中可认为转子磁链矢量是不变的，极对数p也不变，此时可通过控制来控制，即控制的是定子磁场。 2．说明控制定子磁场，实质上也是在控制电枢磁场（）。 答： ，在动态短暂过程中可认为转子磁链矢量是不变的，由此可通过控制来控制。因此，控制定子磁场，实质上也是在控制电枢磁场。 3．以面装式PMSM为例，说明基于转子磁场定向矢量控制与直接转矩控制的内在联系。 答：PMSM直接转矩控制基本原理是通过调节负载角来控制电磁转矩，而调节负载角实际上是在改变（不计定子漏磁，就是交轴电枢反应磁场），而这个电枢反应磁场是依靠交轴电流建立起来的，所以PMSM直接转矩控制的实质实际是通过控制交轴电流控制转矩。矢量控制的基本原理是将和直接作为控制变量，通过控制转矩，通过控制（弱磁）。基于转子磁场定向矢量控制运用矢量（坐标）变换（实为换向器变换）将dq轴系放在转子上，以永磁励磁磁场的轴线为d轴，使，令，，实际仍然是通过控制交轴电流控制转矩。由此可看出，对电磁转矩控制而言，两种控制方式最终都是在控制交轴电枢磁场（），实际上都是在控制交轴电流，只是控制方式不同。4．说明在控制方式上，为什么前者需要进行磁场定向和矢量变换（坐标变换），而后者却不用磁场定向，也不用矢量变换（可在ABC轴系内，直接利用定子电压矢量来控制定子磁链矢量）。 答：在PMSM中，可通过控制同步旋转dq轴系中的两个坐标分量和来控制的幅值和相位，dq坐标在转子上，转子励磁磁场轴线即为d轴。对于给定的和坐标分量值，可以采用矢量变换，也可采用坐标变换，将其转换为三相电流指令值，前者利用变换因子，后者利用如下变换式，即 为实现上述变换，就要随时取得转子位置信息。综上，前者需要进行磁场定向和矢量变换（坐标变换）；而直接转矩控制是直接将转矩检测值与转矩给定值进行滞环比较，根据比较结果选择开关电压矢量，开关电压矢量可以直接控制定子磁链矢量的速度，也就实现了对转矩的直接控制。在直接转矩控制中，不用磁场定向，也不用矢量变换，因为，当电机高速旋转时，可忽略，因而可在ABC轴系内，直接利用定子电压矢量来控制定子磁链矢量。 5．说明为什么前者可以实现对转矩的线性控制，而后者是一种非线性控制。 答：PMSM自身是一个高阶、多变量、强耦合的非线性系统，直接转矩控制由于采用了直接控制PMSM的方式，因此不能改变这种非线性特征，转矩控制仍是一种非线性控制，且转矩控制与定子磁链控制间存在耦合。若想获得高品质的控制性能，控制系统