異步機VC調速

1、異步機矢量控制調速異步機矢量控制調速VC-控制到控制到ii空間向量空間向量 才能控制到其瞬時幅值與相位才能控制到其瞬時幅值與相位 才能加快響應才能加快響應異步異步機機mt模模型型建立建立同步速同步速旋轉的旋轉的坐標坐標m-tm-tm m軸與軸與轉子轉子磁鏈磁鏈rr同向同向定轉子繞組定轉子繞組等效為等效為二相二相旋轉繞組旋轉繞組注因為旋轉繞組直流電流可產生旋轉磁場注因為旋轉繞組直流電流可產生旋轉磁場故：實際定轉子繞組電流故：實際定轉子繞組電流-交流交流 變換到變換到m-tm-t繞組電流繞組電流-直流直流n旋轉旋轉MTMT坐標的異步機模型坐標的異步機模型異步機異步機定轉子定轉子磁場轉速均為磁場轉速

2、均為11-定轉子電流空間向量均可等效為定轉子電流空間向量均可等效為MTMT分量分量M M以轉子磁場定向：以轉子磁場定向：異異步步機機m-tm-t模型模型-轉子主要方程轉子主要方程方程方程rmrm=L=Lr ri irmrm+ L+ Lm mi ismsm=r r (1) (1) L Lr r 轉子自感轉子自感 L Lm m定轉子互感定轉子互感(2)(2)rtrt=L=Lr ri irtrt+ L+ Lm mi istst=0=0定子定子stsmstsm方程略方程略轉子電壓方程轉子電壓方程轉子轉子M M繞組：繞組：(3)u(3)urmrm=R=Rr ri irm rm + P+ Pr r=0=0

3、 （e et t= =PPr r）轉子轉子t t繞組繞組(4) u(4) urtrt=R=Rr ri irt rt + +s sr r=0=0 （ecec= =ssrr）定轉子繞組均為定轉子繞組均為偽靜止偽靜止轉子轉子繞組繞組實際實際切割切割r r速度速度: : c c=s s與與1 1反向反向r r的切割電勢在的切割電勢在T T方向方向 - -r r按按cc轉轉9090度度, ,幅值幅值ccr rr r的變壓器電勢在的變壓器電勢在M M方向方向 - -與與r r反向，反向， 幅值幅值p pr r定定子電勢與電壓方程方子電勢與電壓方程方程略程略轉矩方轉矩方程程Tem=Tem=n np p|i|

4、ir rr|r| =-=-n np p(i(irtrtr)r)(1(1方向方向) )異異步步機機m-t模模型型(1)&(3)&T(1)&(3)&Tr r= =L Lr r/R/Rr r: : r r=L=Lr r/(1+T/(1+Tr rP)iP)ismsm -勵磁方程勵磁方程 (2)&(5)(2)&(5)： Tem=Tem=n np p(L(Lm m/L/Lr r)r ri istst -轉矩轉矩方程方程(1(1方向方向) ) (2)&(4)(2)&(4)： s s=(L=(Lm m/ /L Lr r)i)iststR Rr r / /r r -轉差方轉差方程程(1) rm=Lrirm+ L

5、mism=r (2) rt=Lrirt+ Lmist=0(3) urm=Rrirm + Pr=0 (4) urt=Rrirt +sr=0 (5) Tem=-npr irt (1(1方向方向) ) 旋二相異步機模型旋二相異步機模型勵磁方程：勵磁方程： r r=L=Lr r/(1+T/(1+Tr rP)P)i ismsm轉矩方程：轉矩方程： TemTem=n=np p(L(Lm m/L/Lr r) )r ri istst( (代代入轉差方入轉差方程程) ) =(n=(np pT Tr r/L/Lr r)r r2 2s s轉差方轉差方程：程： s s=(L=(Lm m/ /L Lr r)R)Rr r

6、i istst/r r 定子電流中定子電流中 ismism相當直流機相當直流機勵磁電流勵磁電流IfIf，勵磁回路為一階慣性，勵磁回路為一階慣性 istist相當相當直流機直流機電樞電流電樞電流IdId（轉矩分量）（轉矩分量） 轉差轉差s s與直流與直流nn相似相似, ,常作常作r ri iststs s的耦合約束的耦合約束 動態(tài)動態(tài)電磁關系電磁關系與與直流機直流機相似相似轉子磁場定向的轉子磁場定向的旋轉二相異步機模型旋轉二相異步機模型轉子轉子2短路繞組：短路繞組： M繞組繞組-r的的阻尼繞組阻尼繞組 使定子對使定子對r的勵磁為一階慣性的勵磁為一階慣性 電流電流irm= -Pr/Rr - - r

7、 (ism)irm阻尼阻尼 T繞組繞組-換流繞組換流繞組 使定子電流使定子電流ist成為按成為按r的轉矩分量的轉矩分量 電流電流irt = -(Lm/Lr)ist ist irt 6.7 按轉子磁鏈定向的按轉子磁鏈定向的 矢量控制系統(tǒng)矢量控制系統(tǒng)基本原理基本原理: : 仿直流機調速仿直流機調速 (1)(1)首先設首先設rr回路回路( (閉或開環(huán)閉或開環(huán)) ) 控制恒控制恒( (減減)r)r - -從而確定從而確定ismism幅值幅值 (2)ASR(2)ASR輸出轉矩給定輸出轉矩給定TeTe* *, ,由轉矩控制確定由轉矩控制確定istist幅值幅值 (3)(3)由耦合方程確定由耦合方程確定s,

8、s,1 1 (4) (4)由由(1)(2)(3)(1)(2)(3)確定確定ism,istism,ist空間矢量空間矢量( (幅幅, ,角角) ) 從而確定從而確定i iA Ai iB Bi iC C* *, , 用用PWMPWM電流跟蹤實控電流跟蹤實控i iA Ai iB Bi iC CnVC系統(tǒng)結構（1）-r閉環(huán)，無轉矩內環(huán)r問題實際轉子磁鏈模實際轉子磁鏈模 r 和其角和其角 ?檢測檢測? 嘗試嘗試: 電機槽內設探測線圈電機槽內設探測線圈 定子內貼表面霍爾或其它磁敏元件定子內貼表面霍爾或其它磁敏元件 -不成功不成功觀測觀測(計算計算)rrsmrr11TiLpT(6-86) rrsmrr11T

9、iLpT 轉子磁鏈 r-i-模型1 適合于硬件模擬適合于硬件模擬 不適合數(shù)字計算不適合數(shù)字計算( (交叉反饋可能不收斂交叉反饋可能不收斂) )rrsmrr11jTiLpT按按坐標系的異步機模型坐標系的異步機模型轉子磁鏈r-i-模型2 適合微機實時計算易收斂適合微機實時計算易收斂勵磁方程勵磁方程耦合方程耦合方程實實測測上述上述rr模型應用較多模型應用較多但電機參數(shù)有誤差但電機參數(shù)有誤差 原始測量誤差原始測量誤差, ,受環(huán)境擾動變化受環(huán)境擾動變化 計算誤差：參數(shù)誤差計算誤差：參數(shù)誤差, ,計算積累誤差計算積累誤差閉環(huán)控制精度降低。閉環(huán)控制精度降低。 注注: :計算誤差對計算誤差對n n環(huán)是環(huán)內擾動

10、環(huán)是環(huán)內擾動 -不影響不影響n n穩(wěn)態(tài)響應穩(wěn)態(tài)響應 -影影響響n n動態(tài)動態(tài)響應響應型型VCVC系統(tǒng)結構（系統(tǒng)結構（2 2） -r-r閉環(huán)，轉速轉矩雙閉環(huán)閉環(huán)，轉速轉矩雙閉環(huán)計算機控制型型VCVC系統(tǒng)結構（系統(tǒng)結構（2 2） -r-r閉環(huán)，轉速轉矩雙閉環(huán)閉環(huán)，轉速轉矩雙閉環(huán)Te環(huán)環(huán)環(huán) 轉矩環(huán)作用設轉矩環(huán)設轉矩環(huán) 磁鏈偏差的影響為環(huán)內擾動作用磁鏈偏差的影響為環(huán)內擾動作用 受到轉矩環(huán)的抑制受到轉矩環(huán)的抑制 對轉速環(huán)影響降低對轉速環(huán)影響降低電流閉環(huán)跟蹤PWM滯環(huán)控制型三角載波型r開環(huán)轉差型矢量控制開環(huán)轉差型矢量控制 rr觀不準控不準觀不準控不準 改開環(huán)控磁鏈改開環(huán)控磁鏈rr，系統(tǒng)可簡化，系統(tǒng)可簡化

11、-()-()間接矢量控制系統(tǒng)間接矢量控制系統(tǒng)因耦合關系因耦合關系 Tem Tem =(n=(np pT Tr r/L/Lr r)2 2r rs s - -利用轉差控制轉矩利用轉差控制轉矩 又稱轉差型的矢量控制又稱轉差型的矢量控制r r：旋轉：旋轉M M軸軸-定子定子A A軸的角度，軸的角度，s sm m：is-Mis-M軸的角度軸的角度r r+s+sm m：定子電流空間矢量：定子電流空間矢量isisA A軸的角度軸的角度 s s 中小容量中小容量: PWM : PWM 電流跟蹤控制電流跟蹤控制-同時調幅調頻同時調幅調頻 調試可先調調試可先調空載空載ism(ism(前環(huán)節(jié)參數(shù)前環(huán)節(jié)參數(shù)) )至至f fN N& &U UN N 滿磁滿磁rr開環(huán)開環(huán)VCVC系統(tǒng)（系統(tǒng)（3 3） -轉轉速電流雙閉環(huán)速電流雙閉環(huán)大容量大容量( (數(shù)千數(shù)千kW): kW): 可控整流可控整流+ +電流型變頻器電流型變頻器-分別調幅調頻分別調幅調頻rr開環(huán)型開環(huán)型VCVC系統(tǒng)（系統(tǒng)（3 3） -轉轉速電流雙閉環(huán)速電流雙閉環(huán)r開環(huán)型矢量控制與穩(wěn)態(tài)轉差控制相比與穩(wěn)態(tài)轉差控制相比 整體整體,相同點相同點: 操作量操作量為三相為三相(總總)電流幅值與轉差電流幅值與轉差 -結構簡單結構簡單 細節(jié)細節(jié),差