第6章 运动控制系统基于动态模型异步电动机调速系统.pptVIP

6.7.1定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 图6-36 d轴与定子磁链矢量重合 6.7.1定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 考虑到 按定子磁链控制的动态模型 6.7.1定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 转差频率 将旋转坐标系dq按定子磁链定向，把电压矢量沿dq轴分解。 d轴分量决定了定子磁链幅值的增减。 q轴分量决定定子磁链矢量的旋转角速度，从而决定转差频率和电磁转矩。 6.7.1定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 两电平PWM逆变器可输出8个空间电压矢量，6个有效工作矢量，2个零矢量。 将期望的定子磁链圆轨迹分为6个扇区。 6个有效工作电压空间矢量，将产生不同的磁链增量。 6.7.1定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 图6-37 定子磁链圆轨迹扇区图 6.7.1定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 图6-38 电压矢量分解图 a）第I扇区 b）第III扇区 6.7.1定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 当定子磁链矢量位于第I扇区时， 当定子磁链矢量位于第III扇区时， 的作用是使定子磁链幅值和电磁转矩都增加。 的作用是使定子磁链幅值和电磁转矩都减小。 6.7.1定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 图6-39 定子磁链与电压空间矢量图 6.7.1定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 6.7.1定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 为“+”时，定子磁链幅值加大； 为“-”时，定子磁链幅值减小； 为“0”时，定子磁链幅值维持不变。 d轴分量 6.7.1定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 为“+”时，定子磁链矢量正向旋转，转差频率增大，电流转矩分量和电磁转矩加大； 为“-”时，定子磁链矢量反向旋转，电流转矩分量急剧变负，产生制动转矩； 为“0”时，定子磁链矢量停在原地，转差频率为负，电流转矩分量和电磁转矩减小 。 q轴分量 6.7.2基于定子磁链控制的直接转矩控制系统 图6-40 直接转矩控制系统原理结构图 6.7.2基于定子磁链控制的直接转矩控制系统 图6-41 带有滞环的双位式控制器 AΨR和ATR分别为定子磁链调节器和转矩调节器，两者均采用带有滞环的双位式控制器。 6.7.2基于定子磁链控制的直接转矩控制系统 输出分别为定子磁链幅值偏差ΔΨs的符号函数Sgn（ΔΨs）和电磁转矩偏差ΔTe的符号函数Sgn（ΔTe ）。 P/N为给定转矩极性鉴别器，当期望的电磁转矩为正时，P/N=1，当期望的电磁转矩为负时，P/N=0，对于不同的电磁转矩期望值，同样符号函数的控制效果是不同的。 6.7.2基于定子磁链控制的直接转矩控制系统 当期望的电磁转矩为正，即P/N=1时， 若电磁转矩偏差ΔTe0，其符号函数 Sgn（ΔTe）=1，应使定子磁场正向旋转，使实际转矩加大。 若电磁转矩偏差ΔTe0，其符号函数Sgn（ΔTe）=0，一般采用定子磁场停止转动，使电磁转矩减小。 6.7.2基于定子磁链控制的直接转矩控制系统 当期望的电磁转矩为负，即P/N=0时， 若电磁转矩偏差ΔTe0，其符号函数Sgn（ΔTe）=0，应使定子磁场反向旋转，使实际电磁转矩反向增大； 若电磁转矩偏差ΔTe0，其符号函数 Sgn（ΔTe）=1，一般采用定子磁场停止转动，使电磁转矩减小。 6.7.2基于定子磁链控制的直接转矩控制系统 6.7.3定子磁链和转矩计算模型 定子磁链计算模型 两相静止坐标系上定子电压方程 移项并积分后得 6.7.3定子磁链和转矩计算模型 图6-42 定子磁链计算模型 6.7.3定子磁链和转矩计算模型 转矩计算模型 图6-43 电磁转矩计算模型 两相静止坐标系中电磁转矩 6.7.4直接转矩控制系统的特点与存在的问题 直接转矩控制系统的特点： （1）转矩和磁链的控制采用双位式控制器，并在PWM逆变器中直接用这两个控制信号产生输出电压，省去了旋转变换和电流控制，简化了控制器的结构。 （2）选择定子磁链作为被控量，计算磁链的模型可以不受转子参数变化的影响，提高了控制系统的鲁棒性。 6.7.4直接转矩控制系统的特点与存在的问题 （3）由于采用了直接转矩控制，在加减速或负载变化的动态过程中，可以获得快速的转矩响应，但必须注意限制过大的冲击电流，以免损坏功率开关器件，因此实际的转矩响应也是有限的。 6.7.4直接转矩控制系统的特点与存在的问题 直接转矩控制系统存在的问题： （1）由于采用双位式控制，实际转矩必然在上下限内脉动； （2）由于磁链计算采用了带积分环节的电压模型，积分初值、累积误差和定子电阻的变化都会影响磁链计算的准确度。 6.7.5直接转矩控制系统的仿真 电动机仍采用基于αβ坐标系的数学模