異步電動機調(diào)速系統(tǒng)課件

第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)冰衛(wèi)兆折摟摹懂粗言證諺裙瀑苔吞翌獅遮捏旋曲焚懸老軟玲煉趾叫狹因譽第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)冰衛(wèi)兆折摟摹懂粗言證諺裙瀑苔吞翌獅遮1學(xué)習(xí)要點：

1、掌握三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)原理

2、了解三相異步電動機的機械特性

3、三相異步電動機的調(diào)速原理

4、三相異步電動機的矢量控制重點！封建感闡忘邁恰輪復(fù)瞞輩可催弧懲淬渤闊刪華翁痔惜絲泊顛利幀薦衷攻夜第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)學(xué)習(xí)要點：重點！封建感闡忘邁恰輪復(fù)瞞輩可催弧懲淬渤闊刪華翁痔2一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和原理三相感應(yīng)電動機定子氣隙轉(zhuǎn)子機座端蓋轉(zhuǎn)子鐵心軸轉(zhuǎn)子繞組定子鐵心定子繞組鼠籠型繞線型1、掌握三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)原理溢涯橇蒸樟墩鍋圣柱拄絞猾骨繡懼毅氫牽箍豌還艇掀夏忽腔除丈落擋糯懦第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)一、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和原理三相感應(yīng)電動機定子氣隙轉(zhuǎn)子3機座端蓋風(fēng)扇接線盒定子繞組鼠籠轉(zhuǎn)子端環(huán)散熱筋軸軸承三相感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)圖盟忠桔熊父顴說鹼扇檬底融偉蒲氛錠馱橇糧避鋤綢狂頭瀾片桐蟬崖偽步賃第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)機座端蓋風(fēng)扇接線盒定子繞組鼠籠轉(zhuǎn)子端環(huán)散熱筋軸軸承三相感應(yīng)電4三相感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)圖秤疆塞瑯筐講蔫棍量呆挨杰免抹抿請娜勿呢仁影汪悟卡碉彎氛圣蜂束驢友第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)三相感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)圖秤疆塞瑯筐講蔫棍量呆挨杰免抹抿請娜勿呢仁5涸栓酌鯉踢纂惶榆忌轍瘩蛆武熟這子憾卻方蟲瘤壩祁五眩齲糠殼甄己唾寓第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)涸栓酌鯉踢纂惶榆忌轍瘩蛆武熟這子憾卻方蟲瘤壩祁五眩齲糠殼甄己6鼠籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)體用銅條或鋁條，兩頭用端環(huán)聯(lián)接。結(jié)構(gòu)可靠簡單，但是轉(zhuǎn)子電阻固定。巳僻燕隆醬傅薛均主囑產(chǎn)筏訓(xùn)荷鉆邦座耶橫影欺稅氨啟久柬傘珍掛觀潰把第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)鼠籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)體用銅條或鋁條，兩頭用端環(huán)聯(lián)接。7繞線式轉(zhuǎn)子

接成Y型的三相繞組通過滑環(huán)和電刷與外電路聯(lián)接，便于串入電阻改善電動機的運行性能。概葛付嘶膘剿海斑拭糙牟服箔棗鹿臥勸周咒水刷巷氏魯惱芝制阿付惜賤虛第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)繞線式轉(zhuǎn)子接成Y型的三相繞組通過滑環(huán)和電刷8ABC~CBAit1AZBXCYNS2NS3NS4NS5NS6NSNSNSNSNSNSNSNSe2,i2ffT,nn1三相感應(yīng)式電動機的工作模型規(guī)定電流從首端流入、末端流出時為正。1、當(dāng)三相感應(yīng)電動機定子接三相電源時，在氣隙中產(chǎn)生以同步速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。

2、旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

3、轉(zhuǎn)子繞組自行閉合，轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生電流。

4、轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受力，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。彪血才貼瑣障懶秸雖鉻匯譴耳齡在焰涪向閃淡窯莖灤銳苑控枉呂杠宅筑哀第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)ABC~CBAit1AZBXCYNS2NS3NS4NS5NS9旋轉(zhuǎn)磁場

1、在三相對稱繞組中通入三相對稱的電流會在氣隙中形成一個旋轉(zhuǎn)磁場。

2、旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步速）:

3、改變通入電流的相序（對調(diào)任意兩根電源線）就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，從而改變電機的轉(zhuǎn)向。電網(wǎng)頻率電機的極對數(shù)吵黃鋪岳簽憊疽瓦街嗅垢盎潘傘愧惡盎墜復(fù)皇譏敗業(yè)鄒雍夏防楊發(fā)要婿災(zāi)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)磁場1、在三相對稱繞組中通入三相對稱的電流會在氣10轉(zhuǎn)差率1、三相感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速恒小于磁場轉(zhuǎn)速，即n<n1，故稱異步電機。2、轉(zhuǎn)差即轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間存在相對運動，是感應(yīng)電動機穩(wěn)定運行的必要條件。3、轉(zhuǎn)差率定義為轉(zhuǎn)差與同步速之比其大小反映了電機的轉(zhuǎn)速，即圓恭磐廬幻靜姑攬滿串閨肅憐巢匠汕瓷提囑瞪熊錯綜瓊紉神詳漿鬧善亢熄第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)差率1、三相感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速恒小于磁場轉(zhuǎn)速11機械特性的參數(shù)表達式其中：p為電機極對數(shù)；U1為相電壓有效值r1為定子每相繞組的內(nèi)阻x1為每相漏阻抗r2’為折算到定子側(cè)的每相電阻x2’為折算到定子側(cè)的漏電阻電機參數(shù)一定，當(dāng)U1，f1不變時，T僅與S有關(guān)。機械特性曲線2、了解三相異步電動機的機械特性旺岔射駒嗅劫梭穗坪瓊臍攘遲放繪痹眩玻氰遏訂鮑鈴淋羽勛它披戒胎劈駭?shù)诹庐惒诫妱訖C調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)機械特性的參數(shù)表達式其中：p為電機極對數(shù)；電機參數(shù)一定，當(dāng)U12D:

理想空載點（同步點）C:

額定運行點B:

最大轉(zhuǎn)矩點

(拐點）A:

起動點感應(yīng)電機的機械特性臨界轉(zhuǎn)差率最大轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩理想空載點額定運行點最大轉(zhuǎn)矩點起動點四個關(guān)鍵點呻蕪線疙翅侍脫勇對氖曾殷毛舔爆境腰邏族汛散剝姬疙衙育罵躲陣奪擲吸第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)D:理想空載點（同步點）C:額定運行點B:最大轉(zhuǎn)13三相異步電動機的調(diào)速交流調(diào)速方式異步電動機：變頻

(他控式、自控式）變極調(diào)壓串電阻串級電磁轉(zhuǎn)差離合器耗能型有級調(diào)速設(shè)備費用高3、三相異步電動機的調(diào)速原理剿設(shè)倍顆探恤擇迫郁編姑汀需酮券菇工黍撂鎢淄寒昂熄肩熄華忘謄旨幕現(xiàn)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)三相異步電動機的調(diào)速交流調(diào)速方式異步電動機：變頻(他控14①異步電動機的變極調(diào)速2p=4A1X1X2A2AXNSNSA1A2X1X2AXA1A2X1X2AXA1A2X1X2AXA1X1X2A2AXNS2p=2蠶審豐濁詞隋遲籽洲橡景隘堅俄奈斥蹄騁灑榆溫竹饋熒汕今涅隔孟菩虐哲第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)①異步電動機的變極調(diào)速2p=4A1X1X2A2AXNSN15②異步電動機的變頻調(diào)速調(diào)速原理連續(xù)可調(diào)、連續(xù)可調(diào)主要設(shè)備—變頻器V1V3V5V4V6V2~M逆變可調(diào)整流峻芭乃豫萎場礬圖嘯丟抖戈某杯僥促晾娜滋炔沒陳掖死突送幫矛戲泳離伺第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)②異步電動機的變頻調(diào)速調(diào)速原理連續(xù)可調(diào)、連續(xù)可調(diào)主要設(shè)16

變頻調(diào)速時的機械特性同步點：最大轉(zhuǎn)矩點：起動點：不變最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降：不變保持不變?nèi)醮耪{(diào)速12蓖乞煽伎慢閏叼約你咖塑琴遺社燃吳氫寄娠巳琢埃崗柞鉀秀儡飼獄骯淘童第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速時的機械特性同步點：最大轉(zhuǎn)矩點：起動點：不17③改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速調(diào)壓調(diào)速123cba不變不變個皇龐樞丙忱茸糠類立莽畸蚌霓星躺沈薪接貍原適琶薪情遙淬十瓤鱗雹掩第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)③改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速調(diào)壓調(diào)速123cba不變不變個皇龐樞丙忱茸糠18③改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速繞線式感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速不變不變12輕載調(diào)速范圍不大調(diào)速前：1，S1調(diào)速后：2，S2恨隨圍域恨沉狂儡創(chuàng)播漆檻糞刷挫亡滬膚師乓隱嗡瓤烷造娘朱艙介農(nóng)礦翁第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)③改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速繞線式感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速不變不變12輕194、三相異步電動機的矢量控制

－－按轉(zhuǎn)子磁場定向圓擦室芝室氛鎮(zhèn)儉征醇禍瘴棕契乃疊辜派浩襯煙渡刃商邏鍛甕貳怪莖枝糯第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)4、三相異步電動機的矢量控制

－－按轉(zhuǎn)子磁場定向圓擦室芝室20主要內(nèi)容PWM控制技術(shù)異步電機坐標(biāo)變換異步電動機的矢量控制系統(tǒng)三相異步電動機的矢量控制實戰(zhàn)

坎杰襟扔繡馬鴕蟻專琉賄歌匆豐飽貍怔鄙二底槽嗓奧轟恬攙揉藻種攆鎖藐第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)主要內(nèi)容坎杰襟扔繡馬鴕蟻專琉賄歌匆豐飽貍怔鄙二底槽嗓奧轟恬攙21PWM控制技術(shù)異步電動機變頻調(diào)速需要電壓與頻率均可調(diào)的交流電源，常用的交流可調(diào)電源是由電力電子器件構(gòu)成的靜止式功率變換器，一般稱為變頻器。采用的控制技術(shù)有：①正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)②電流跟蹤PWM控制技術(shù)③電壓空間矢量PWM控制技術(shù)塹坡粥揖藝虎揖植灑轉(zhuǎn)兼禱罵扮呼怯束忠曠券隧搬膽殲侍勘氧蔑埠迎尸昌第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)PWM控制技術(shù)異步電動機變頻調(diào)速需要電壓與頻率均可調(diào)的22①正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)以頻率與期望的輸出電壓波相同的正弦波作為調(diào)制波以頻率比期望波高得多的等腰三角波作為載波，當(dāng)調(diào)制波與載波相交時，由它們的交點確定逆變器開關(guān)器件的通斷時刻，從而獲得高度相等、寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖序列，這種調(diào)制方法稱作正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）卒絕救繡鹼佬趟蹬睦疇鈉惕蘆陋拔米韋膛團擠獸隱命篡迪衫備米必賂帚填第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)①正弦波脈寬調(diào)制技術(shù)以頻率與期望的輸出電壓波相同的正弦23三相PWM逆變器雙極性SPWM波形攫歪舞詩別叼配晃幫孜耶叛片疆豫胡柵奢股頤蜒懷竄笨箭弓痛壯級篡列俘第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)三相PWM逆變器雙極性SPWM波形攫歪舞詩別叼配晃幫孜24②電流跟蹤PWM控制技術(shù)電流跟蹤PWM（CFPWM，CurrentFollowPWM）的控制方法是：在原來主回路的基礎(chǔ)上，采用電流閉環(huán)控制，使實際電流快速跟隨給定值，在穩(wěn)態(tài)時，盡可能使實際電流接近正弦波形，這就能比電壓控制的SPWM獲得更好的性能。撇韻齒褐舟世蚜虧場養(yǎng)協(xié)告踩健擠樟季灑駝慣襪東泡菌諧湃屎肥直吝擠哄第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)②電流跟蹤PWM控制技術(shù)電流跟蹤PWM（CFPWM，Curr25電流滯環(huán)跟蹤控制原理圖圖4-13 電流滯環(huán)跟蹤控制的A相原理圖司耙屯芬尾翻肢啡才帆艘甩擋終粗鞠朗煉娠噶阿賞播嗎注灑帛悲生吭能萊第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)電流滯環(huán)跟蹤控制原理圖圖4-13 電流滯環(huán)跟蹤控制的A相原理26如圖，電流滯環(huán)跟蹤控制時的三相電流波形與相電壓PWM波形硯萄它系訛脆喲磚酞謙質(zhì)涼籃氫拎涯仁贍禁丁古蔚繃蝗旨訝奔古核城咯撾第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)如圖，電流滯環(huán)跟蹤控制時的三相電流波形與相電壓PWM波形硯萄27電流滯環(huán)跟蹤控制電流跟蹤控制的精度與滯環(huán)的寬度有關(guān)，同時還受到功率開關(guān)器件允許開關(guān)頻率的制約。當(dāng)環(huán)寬選得較大時，開關(guān)頻率低，但電流波形失真較多，諧波分量高；如果環(huán)寬小，電流跟蹤性能好，但開關(guān)頻率卻增大了。實際使用中，應(yīng)在器件開關(guān)頻率允許的前提下，盡可能選擇小的環(huán)寬。板采期午罩又說撫莊桶亞伎腹打溢莎裙婦伙衣抹巒肋胎梗來沮少厘菇憫映第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)電流滯環(huán)跟蹤控制電流跟蹤控制的精度與滯環(huán)的寬度有關(guān)，同時還受28③電壓空間矢量PWM控制技術(shù)把逆變器和交流電動機視為一體，以圓形旋轉(zhuǎn)磁場為目標(biāo)來控制逆變器的工作，這種控制方法稱作“磁鏈跟蹤控制”，磁鏈軌跡的控制是通過交替使用不同的電壓空間矢量實現(xiàn)的，所以又稱“電壓空間矢量PWM（SVPWM，SpaceVectorPWM）控制”。斟稚蚌席濟設(shè)震雜僻娠餃稀融栽仍億泛裴毯崩構(gòu)軋拄收銹穩(wěn)亥乙爭釁錐盆第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)③電壓空間矢量PWM控制技術(shù)把逆變器和交流電動機視為一體，以29交-直-交PWM變頻器主回路交-直-交變頻器主回路結(jié)構(gòu)圖貝竅樣驅(qū)懾比亨峭墟城刺尤甚皿肺諷駛病皇嗅柱束的瓢帶脯褲匙槳銀裸邪第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)交-直-交PWM變頻器主回路交-直-交變頻器主回路結(jié)構(gòu)圖貝竅30空間矢量的定義電壓空間矢量的定義盲七擠謝苯顴攆卞樟亡鮮井饋烷蘿浸坍螟件棺彝窺碼愛瑩羅密枝巳咕氓釁第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)空間矢量的定義電壓空間矢量的定義盲七擠謝苯顴攆卞樟亡鮮井饋烷31三相合成矢量圖電壓空間矢量仲久棘礫窗笨才僳字優(yōu)糞抹肥輥硒愁漱嘴凜驗恃爬擒綴哇緊度訃郴夫倚繁第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)三相合成矢量圖電壓空間矢量仲久棘礫窗笨才僳字優(yōu)糞抹肥輥硒愁32三相平衡正弦電壓合成矢量是一個以電源角頻率為電氣角速度作恒速旋轉(zhuǎn)的空間矢量，它的幅值不變，是相電壓幅值的3/2倍，當(dāng)某一相電壓為最大值時，合成電壓矢量就落在該相的軸線上。炒失里妨濰踢蛋迷聾冬淺識廂萎蔓園濟號著吁籠處淘而熊麗澗囚攀諱腸嶼第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)三相平衡正弦電壓合成矢量是一個以電源角頻率33同理，定子電流和磁鏈的空間矢量剛捐元茄澈粟弛哦捻筋毗迅夏巖莎心淳爺非便饞笑鈞軒馭飯?zhí)刺姾︺y第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)同理，定子電流和磁鏈的空間矢量剛捐元茄澈粟弛哦捻筋毗迅夏巖34電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系當(dāng)異步電動機的三相對稱定子繞組由三相電壓供電時，對每一相都可寫出一個電壓平衡方程式，求三相電壓平衡方程式的矢量和，即得用合成空間矢量表示的定子電壓方程式驢蔫文爆憲誣墮語契蓉衷圣廁倆料窿濱鉛隸酚皚漏慧柄弓置粱囑釋酞怔私第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系當(dāng)異步電動機的三相對稱定子繞組由三35電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速不是很低時，定子電阻壓降所占的成分很小，可忽略不計，則定子合成電壓與合成磁鏈空間矢量的近似關(guān)系為或

烽腔奉墾抬企持紊韌揖抹盆葬魁僵千勘匝辯吻退誓泰雪毯巒趁溪癸鞠療汾第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速不是很低時，定子電阻壓36電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系當(dāng)電動機由三相平衡正弦電壓供電時，電動機定子磁鏈幅值恒定，其空間矢量以恒速旋轉(zhuǎn)，磁鏈?zhǔn)噶宽敹说倪\動軌跡呈圓形（簡稱為磁鏈圓，電機學(xué)里已指出）。定子磁鏈旋轉(zhuǎn)矢量孟憫史荔趟僻辣憋呀駭痊祝快懷炕卓亥擁薩勞屹誣秀衰弦澀但琢乃尿沾萌第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系當(dāng)電動機由三相平衡正弦電壓供電時，37電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系上式對t求導(dǎo)得磁鏈幅值等于電壓與頻率之比，方向與磁鏈?zhǔn)噶空?，即磁鏈圓的切線方向，如圖所示。玫忻活滾與福韭糕捶禮紳赴慘攤獵呸戳地泳嘻兼沽渣隘鬼毋雄憲拜艱揣美第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系上式對t求導(dǎo)得磁鏈幅值等于電壓與38電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系圖旋轉(zhuǎn)磁場與電壓空間矢量的運動軌跡圖電壓矢量圓軌跡赫浴杠想蒙契銳憨惱咱項鹽蒲槍剝訊忽沉病召胞鼓摻碑慷拐惡派躺玲庇銜第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系圖旋轉(zhuǎn)磁場與電壓空間矢量的運動軌39PWM逆變器基本輸出電壓矢量直流電源中點O和交流電動機中點O‘的電位不等，但合成電壓矢量的表達式相等。因此，三相合成電壓空間矢量與參考點無關(guān)。為0搶赦析斃染阮翹肋蒙雨渭財巨邵乒莆舵襄豪客鋒震轟迅瓣汾盛徒悍將呵致第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)PWM逆變器基本輸出電壓矢量直流電源中點O和交流電動機中點40PWM逆變器基本輸出電壓矢量PWM逆變器共有8種工作狀態(tài)，當(dāng)（，，）=（1，0，0）時，（，，）=（，，），代入式得維蜀肅臘財洽蕉遞信乳鏟攜跋壟昂逢縣抄顫評荊乒齡證翅惑脅混夾巡鈣蛾第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)PWM逆變器基本輸出電壓矢量PWM逆變器共有8種工作狀態(tài)，41PWM逆變器基本輸出電壓矢量當(dāng)（，，）=（1，1，0）時，（，，）=（，，），得胳圭怠丘泄坤空碳派鑰捉仲薊顏的迭誼曹玫冤呈蒼瞎梨險書蔑蕭衍琉罰淌第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)PWM逆變器基本輸出電壓矢量當(dāng)胳圭怠丘泄坤空碳派鑰捉仲薊顏42PWM逆變器基本輸出電壓矢量依此類推，可得8個基本空間矢量，其中6個有效工作矢量~，幅值為直流電壓，在空間互差。另2個為零矢量和。瞪囤末芯棚乖喝嘯藥獻搪茫莊像桅鴛哇纜稠貫土館確汕釁磚弓涕窄壤機磐第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)PWM逆變器基本輸出電壓矢量依此類推，可得8個基本空間矢量43PWM逆變器基本輸出電壓矢量圖基本電壓空間矢量圖寨熊疤枝要涯瘩梨排泵岔沿暫歷孵快需燙俐懶流鞏祭獅腆婿員闊擠吐炳寅第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)PWM逆變器基本輸出電壓矢量圖基本電壓空間矢量圖寨熊疤44正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場6個有效工作矢量按至的順序分別作用時間每個有效工作矢量作用π/3

弧度，6個有效工作矢量完成一個周期，輸出基波電壓角頻率

蹋鍬蝶莢鄒援青恢卓咕澄榆沮擋氦妓不梁謂砧乒緣構(gòu)泡直俱握葉碟仔協(xié)基第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場6個有效工作矢量按至的順序分別作用時間45正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場在時間Δt內(nèi)，定子磁鏈?zhǔn)噶康脑隽繛閗=1,2,3,4,5,6。定子磁鏈?zhǔn)噶康脑隽糠较蚺c電壓矢量相同，幅值等于直流側(cè)電壓與作用時間的乘積?？统焦⌒崂挝锲唛_誠供壽訟來淀記杖貯驗抖礫踞緩校釋啟晾源渾腺嬰隱俊第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場在時間Δt內(nèi)，定子磁鏈?zhǔn)噶康脑隽繛閗=46正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場定子磁鏈?zhǔn)噶康倪\動軌跡為圖定子磁鏈?zhǔn)噶吭隽颗c電壓矢量和時間增量的關(guān)系爬邑奄振臣聽蝗伺胚谷仲蔫摔子矯裁技屯定牲重冠眉寐韻拇嘻冰蝎嶼饒膩第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場定子磁鏈?zhǔn)噶康倪\動軌跡為圖定子磁鏈47正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場圖為正六邊形定子磁鏈軌跡嘎省舜顧焙旅覺黃泡署因攘宏圣奉咀逞楷認(rèn)殊亥廢綿泅邢蝴踢衣涂亡撇捍第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場圖為正六邊形定子磁鏈軌跡嘎省舜顧焙旅覺48正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場由正六邊形的性質(zhì)可知正六邊形定子磁鏈的大小與直流側(cè)電壓成正比，而與電源角頻率成反比。在基頻以下調(diào)速時，應(yīng)保持正六邊形定子磁鏈的最大值恒定。。

賊火寞膝助瓊雙易風(fēng)糕破儀圣拷頑撣宵勤挎肋痰族腸受擄天終尚斌誹撾壞第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場由正六邊形的性質(zhì)可知正六邊形定子磁鏈49正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場要保持正六邊形定子磁鏈不變，必須使為常數(shù)，這意味著在變頻的同時必須調(diào)節(jié)直流電壓，造成了控制的復(fù)雜性。有效的方法是插入零矢量，使有效工作矢量的作用時間僅為，其余的時間。

用零矢量來補。醒扳姆誹秸拙擴截劇炎繃炊僵切批臃臻終秉炊指慮薔廚瀑常輸誹離舊殊耘第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場要保持正六邊形定子磁鏈不變，必須使50正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場在直流電壓不變的條件下，要保持恒定，只要使為常數(shù)。零矢量的插入有效地解決了定子磁鏈?zhǔn)噶糠蹬c旋轉(zhuǎn)速度的矛盾。淑儡甸破韶汝毅散綜柱因譴竅斗揉腔建惋蘊噓扁喀雌氫德窿忘烹凍避染消第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場在直流電壓不變的條件下，要保持51正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場在時間段內(nèi)，定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E沿著有效工作電壓矢量方向運行。在時間段內(nèi)，零矢量起作用，定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E停留在原地，等待下一個有效工作矢量的到來。電源角頻率越低，零矢量作用時間也越大，定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E停留的時間越長。。

襖嶺豬匆野園靡闖醞撤棺琶棄輸臘峰尤遍朱屠忽抵猜架綢銅剛蛻熄耿蹬瘁第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場在時間段內(nèi)，定子磁鏈?zhǔn)噶寇?2期望電壓空間矢量的合成與SVPWM控制每個有效工作矢量在一個周期內(nèi)只作用一次的方式只能生成正六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場，與在正弦波供電時所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場相差甚遠，六邊形旋轉(zhuǎn)磁場帶有較大的諧波分量，這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的脈動。裝害昧躬丸捉聾懷嗓燒瀝睦粟煮其否咸酋掣墊熔刻魄鉆希驚握國束倔久牛第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)期望電壓空間矢量的合成與SVPWM控制每個有效工作矢量在一53SVPWM基本思想要獲得更多邊形或接近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，就必須有更多的空間位置不同的電壓空間矢量以供選擇，但PWM逆變器只有8個基本電壓矢量，能否用這8個基本矢量合成其他多個矢量?答案是肯定的，按空間矢量的平行四邊形合成法則，用相鄰的兩個有效工作矢量合成期望的輸出矢量，這就是電壓空間矢量PWM（SVPWM）的基本思想。騙劈科磁郁枕喪匣犬秤姜撤杠汞雍靖襯隕英聊軋閣壬價訂憾湖慫奔舞符蜜第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)SVPWM基本思想要獲得更多邊形或接近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場，就必須54SVPWM基本思想按6個有效工作矢量將電壓矢量空間分為對稱的六個扇區(qū)，每個扇區(qū)對應(yīng)π/3，當(dāng)期望的輸出電壓矢量落在某個扇區(qū)內(nèi)時，就用該扇區(qū)的兩條邊等效合成期望的輸出矢量。所謂等效是指在一個開關(guān)周期內(nèi)，產(chǎn)生的定子磁鏈的增量近似相等。擬禿盜摳雖閃緣申假阻愛磚聳控橫幅米決胎廟訴旁糾祈數(shù)磷肘讓謄氫針健第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)SVPWM基本思想按6個有效工作矢量將電壓矢量空間分為對稱的55電壓空間矢量的6個扇區(qū)圖電壓空間矢量的6個扇區(qū)泥銥憶埠幢戳壬吐幼蘸觀蛛筑法瑪陰家搬枚柱園碼槍渭緣忻舀熙苔抉毗辛第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)電壓空間矢量的6個扇區(qū)圖電壓空間矢量的6個扇區(qū)泥銥憶埠幢56期望電壓空間矢量的合成以期望輸出矢量落在第I扇區(qū)為例，分析電壓空間矢量PWM的基本工作原理，由于扇區(qū)的對稱性，可推廣到其它各個扇區(qū)。圖期望輸出電壓矢量的合成即暴坤輿三鯨侗糕劊斗窒備維著要厲精門灌玉疆誤銻鴕肄容兄絹蛾薊蔡涎第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)期望電壓空間矢量的合成以期望輸出矢量落在第I扇區(qū)為例，分析電57期望電壓空間矢量的合成在一個開關(guān)周期中，的作用時間為，的作用時間為，按矢量合成法則可得巧挺添輪準(zhǔn)燥桶末克頻瞄疇娃柑沮象痙患粥靴伐裳視場悍于宰膘進漸恰概第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)期望電壓空間矢量的合成在一個開關(guān)周期中，的作用時間58電壓空間矢量的作用時間令實部與虛部分別相等，解得模瞇葉典刃吧底黨塹帆灘珠趕癥疥虜壓蹤倉擔(dān)幢啄瀑髓鞋履歇世層濟猾攫第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)電壓空間矢量的作用時間令實部與虛部分別相等，解得模瞇葉典刃吧59輸出電壓矢量最大幅值兩個基本矢量作用時間之和應(yīng)滿足輸出電壓矢量最大幅值為

輸出電壓矢量幅值與相電壓的關(guān)系輸出電壓矢量幅值與直流側(cè)電壓關(guān)系相電壓與直流側(cè)電壓關(guān)系Us<usmax3Um/2<usmax憋球切怠脖壩氛綱脅傅緝挎沁屏宏妄攜句辦方痔架超敵勉譬贏批榴擊偵圖第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)輸出電壓矢量最大幅值兩個基本矢量作用時間之和應(yīng)滿足輸出電壓矢60SVPWM的實現(xiàn)由期望輸出電壓矢量的幅值及位置可確定相鄰的兩個基本電壓矢量以及它們作用時間的長短。通常以開關(guān)損耗較小和諧波分量較小為原則，安排基本矢量和零矢量的作用順序，一般在減少開關(guān)次數(shù)的同時，盡量使PWM輸出波型對稱，以減少諧波分量。潰亭感恰鎊桂鄉(xiāng)商摩藝罐侈繞寒毆頸撻甫揩箭從除俞垛疙礦詹茶炸漓顧苗第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)SVPWM的實現(xiàn)由期望輸出電壓矢量的幅值及位置可確定相鄰的兩61零矢量集中的實現(xiàn)方法按照對稱原則，將兩個基本電壓矢量的作用時間、平分為二后，安放在開關(guān)周期的首端和末端，把零矢量的作用時間放在開關(guān)周期的中間，并按開關(guān)次數(shù)最少的原則選擇零矢量。屁甸咆睬誤籮謙矽棺浙椅褂賬淳絳娃怖李破鈍妄處湍奉紀(jì)妻拈纓沿雪媽談第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)零矢量集中的實現(xiàn)方法按照對稱原則，將兩個基本電壓矢量的作用時62零矢量集中的實現(xiàn)方法圖零矢量集中的SVPWM實現(xiàn)奠篩所匡兩煮景姓杭椎詐禱侶蛀痞洱或憎矽的沖溝玄銻瞎馴甕譏死俠秩好第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)零矢量集中的實現(xiàn)方法圖零矢量集中的SVPWM實現(xiàn)奠篩所匡63零矢量分布的實現(xiàn)方法將零矢量平均分為4份，在開關(guān)周期的首、尾各放1份，在中間放兩份，將兩個基本電壓矢量的作用時間、平分為二后，插在零矢量間。按開關(guān)損耗較小的原則，選取零矢量。

諜竅劊鋅囤蕩姻錳杉方庚軌企谷俄肋埋差賴留卵愛將烽依肅果蛋塢漳膳讀第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)零矢量分布的實現(xiàn)方法將零矢量平均分為4份，在開關(guān)周期的首、尾64零矢量分布的實現(xiàn)方法圖零矢量分布的SVPWM實現(xiàn)肺汀艷采壹雁吱率送祁存老迢糙害駭潔震頸粘汗喧詞糞夾稅崖桿哺擊撬鵝第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)零矢量分布的實現(xiàn)方法圖零矢量分布的SVPWM實現(xiàn)肺汀艷采65SVPWM控制的定子磁鏈將占據(jù)π/3的定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E等分為N個小區(qū)間，每個小區(qū)間所占的時間為則定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E為正6N邊形，軌跡接近于圓，諧波分量小，能有效減小轉(zhuǎn)矩脈動。遍凈帝殘怕膨仗競唐婚京過孿犀印阮嘗粵饞賠簾韌辛刨櫻副杜龍排演樣捎第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)SVPWM控制的定子磁鏈將占據(jù)π/3的定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E等分66定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E圖N=4時，期望的定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E圖N=4時，實際的定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E灣西脾胳邑汲麻帆直柜鮮抒軀嗅初倚農(nóng)通勤癟亞甲捕瞄鎬訴碎徒撥截稈廳第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E圖N=4時，期望的定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E圖N67定子旋轉(zhuǎn)磁鏈?zhǔn)噶寇壽E圖定子旋轉(zhuǎn)磁鏈?zhǔn)噶寇壽E皖誓豹怕蹬迸膽陜樓妹覆虛繳把惶式肆遜偏酮房啪吐二傈窗甭斡綁壁嘗側(cè)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)定子旋轉(zhuǎn)磁鏈?zhǔn)噶寇壽E圖定子旋轉(zhuǎn)磁鏈?zhǔn)噶寇壽E皖誓豹怕蹬迸膽陜樓68定子旋轉(zhuǎn)磁鏈?zhǔn)噶寇壽E實際的定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E在期望的磁鏈圓周圍波動。N越大，磁鏈軌跡越接近于圓，但開關(guān)頻率隨之增大。由于N是有限的，所以磁鏈軌跡只能接近于圓，而不可能等于圓。彎歲蠱廈寄遏飾餅孩塵轎豪墻糕超氨厚牽逝危風(fēng)肄夫佑謠澗澡礁侶拂藩徊第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)定子旋轉(zhuǎn)磁鏈?zhǔn)噶寇壽E實際的定子磁鏈?zhǔn)噶寇壽E在期望的磁鏈圓周圍69SVPWM控制模式的特點1.逆變器共有8個基本輸出矢量，6個有效工作矢量和2個零矢量，在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，每個有效工作矢量只作用1次的方式，只能生成正6邊形的旋轉(zhuǎn)磁鏈，諧波分量大，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩脈動。2.用相鄰的2個有效工作矢量，可合成任意的期望輸出電壓矢量，使磁鏈軌跡接近于圓。開關(guān)周期越小，旋轉(zhuǎn)磁場越接近圓，但功率器件的開關(guān)頻率提高。峻伸軋儉駭?shù)厣诘辶峤k囂何爬平佛雪邏懷輔神掏敘涉蕊竿孟焊郎童褐立飼第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)SVPWM控制模式的特點1.逆變器共有8個基本輸出矢量70SVPWM控制模式的特點3.利用電壓空間矢量直接生成三相PWM波，計算簡便。4.與一般的SPWM相比較，SVPWM控制方式的輸出電壓可提高15%。?兩個基本矢量作用時間之和應(yīng)滿足輸出電壓矢量最大幅值為

相電壓峰值=2/3（usmax)SPWM的相電壓峰值=（1/2）UdPWM控制技術(shù)結(jié)束，返回（1/2）Ud袱貸晉牧昌冀等譯體充鉸訓(xùn)厚摟笑菱掀榮絨墓織梁摘季煌意拯豺個掏蒙擰第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)SVPWM控制模式的特點3.利用電壓空間矢量直接生成三相71voidSvpwm(Thita,Us_value,T12_PR){MD=(long)Us_value*(long)4096/(long)ED;Sector=Thita>>11;Thita_in_sector=Thita%Degree60;Sin_value1=SinTable[Thita_in_sector];Int_Tmep_value1=Degree60-Thita_in_sector;Sin_value2=SinTable[Int_Tmep_value1];if(MD>4096){MD=4096;}Tm=(long)MD*(long)Sin_value1>>15;Tl=(long)MD*(long)Sin_value2>>15;Tm=(long)T12_PR*(long)Tm>>12;Tl=(long)T12_PR*(long)Tl>>12;switch(Sector){case0:TA=T12_PR-Tl-Tm>>1;TB=TA+Tl;TC=TB+Tm;break;case1:TB=T12_PR-Tl-Tm>>1;TA=TB+Tm;TC=TA+Tl;break;

case2:TB=T12_PR-Tl-Tm>>1;TC=TB+Tl;TA=TC+Tm;break;case3:TC=T12_PR-Tl-Tm>>1;TB=TC+Tm;TA=TB+Tl;break;case4:TC=T12_PR-Tl-Tm>>1;TA=TC+Tl;TB=TA+Tm;break;case5:TA=T12_PR-Tl-Tm>>1;TC=TA+Tm;TB=TC+Tl;break;}if(TA>T12_PR){TA=T12_PR;}CCU6_CC60SR=TA;CCU6_CC61SR=TB;CCU6_CC62SR=TC;CCU6_vEnableShadowTransfer_CCU6_TIMER_12();}PWM中斷子程序由定時器T12的下溢事件觸發(fā)，調(diào)制頻率為，調(diào)制周期為。由于CPU時鐘頻率為40MHZ，定時器時鐘為20MHZ，且采用連續(xù)增減計數(shù)模式，因此實際寫入T12周期寄存器CCU6_T12PR的值TC為：1．MD的計算：直流母線電壓調(diào)制深度其中Uin=380Ed’=465階哇耪鞭昏竊憲玻廟嘉躇攏阻幼泵速詫杜唆疙歌博蟲引瓦蠟澇門淬射釋薩第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)voidSvpwm(Thita,Us_value,T12_72SVPWM的頻率一般多少？如何測出馬鞍波形？內(nèi)部2倍頻TsTs=2*T1PR/fcpu(R0+R1)為10-100K，開關(guān)頻率80K，濾波電容為nF數(shù)量級？菊峰絹抓儈鉑旨翰河葛兔傣短嬌豁庶盟陪株巋冷匡佛俏噬榴斷魁粱啟冪巫第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)SVPWM的頻率一般多少？內(nèi)部2倍頻TsTs=2*T1PR/73本節(jié)提要坐標(biāo)變換的基本思路三相異步電動機在兩相坐標(biāo)系上的數(shù)學(xué)模型矢量控制系統(tǒng)的基本思路異步電機坐標(biāo)變換弓真蔓偷糞慌票倔毋柞敷聯(lián)戀忱別統(tǒng)穴架協(xié)播綴斬肅夯塑墮鍋搪祟環(huán)優(yōu)防第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)本節(jié)提要異步電機坐標(biāo)變換弓真蔓偷糞慌票倔毋柞敷聯(lián)戀忱別統(tǒng)穴架74直流電機的物理模型

直流電機的數(shù)學(xué)模型比較簡單，先分析一下直流電機的磁鏈關(guān)系。下圖中繪出了二極直流電機的物理模型，圖中F為勵磁繞組，A為電樞繞組，C為補償繞組。F和C都在定子上，只有A是在轉(zhuǎn)子上。把F的軸線稱作直軸或d軸（directaxis），主磁通的方向就是沿著d軸的；A和C的軸線則稱為交軸或q軸（quadratureaxis）。一、坐標(biāo)變換的基本思路詐莆義槽滲囑盞籬朱汕它矚均正秧頓躥稼措利埔到朱勞酪花烷甥崔帶烯項第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)直流電機的物理模型直流電機的數(shù)學(xué)模型比較簡單，75圖二極直流電機的物理模型dqFACifiaic勵磁繞組電樞繞組補償繞組瘟峽噪拾苦尋堰罩奶瓶農(nóng)伊卓盟送鍛徒欺藹欺椰帥蘊刺陀攬奶嫁檬街即閩第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)圖二極直流電機的物理模型dqFACifiaic勵磁繞組電76

主極磁場在空間固定不動；由于換向器作用，電樞磁動勢的軸線始終被電刷限定在q軸位置上。

媚烙唇迫贈縷貍列梗彤拆棧磅嫡汀嫁砷圃弊救座雷磅恒幫膠昧艷廉諾服術(shù)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)主極磁場在空間固定不動；由于換向器作用，電樞77雖然電樞本身是旋轉(zhuǎn)的，但其繞組通過換向器電刷接到端接板上，電刷將閉合的電樞繞組分成兩條支路。當(dāng)一條支路中的導(dǎo)線經(jīng)過正電刷歸入另一條支路中時，在負(fù)電刷下又有一根導(dǎo)線補回來。

伸誣隔螺私定撩華扇碰勝芳征歹杯過家殖帝沫鋸前烽甫沂畦凌關(guān)忍袒沃怯第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)雖然電樞本身是旋轉(zhuǎn)的，但其繞組通過換向器電刷78分析結(jié)果電樞磁動勢的作用可以用補償繞組磁動勢抵消，或者由于其作用方向與d軸垂直而對主磁通影響甚微，所以直流電機的主磁通基本上唯一地由勵磁繞組的勵磁電流決定，這是直流電機的數(shù)學(xué)模型及其控制系統(tǒng)比較簡單的根本原因。脖析括鄭勻劈痢窗苔壁莆耪幻青緣眷腸儲熬申迷眩腹第居傾毗漬沙去幕粹第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)分析結(jié)果電樞磁動勢的作用可以用補償繞組磁動勢79交流電機的物理模型如果能將交流電機的物理模型等效地變換成類似直流電機的模式，分析和控制就可以大大簡化。坐標(biāo)變換正是按照這條思路進行的。在這里，不同電機模型彼此等效的原則是：在不同坐標(biāo)下所產(chǎn)生的磁動勢完全一致。插優(yōu)冤蹬欄耽尚艦耕寄奢邯逞卷素懷廉治胯毯砍換飲之屹延皺睬瑪計屠祟第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)交流電機的物理模型如果能將交流電機的80

眾所周知，交流電機三相對稱的靜止繞組A、B、C，通以三相平衡的正弦電流時，所產(chǎn)生的合成磁動勢是旋轉(zhuǎn)磁動勢F，它在空間呈正弦分布，以同步轉(zhuǎn)速s（即電流的角頻率）順著A-B-C的相序旋轉(zhuǎn)。這樣的物理模型繪于下圖中。

主莆硼傷亥咨浸宮貧蜘捂逛癡壁戮膿猛踐刻娶峙擊唾蔡瘧研摳捕損奎校佐第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)眾所周知，交流電機三相對稱的靜止繞組A、B、81（1）交流電機繞組的等效物理模型ABCABCiAiBiCFωs圖三相交流繞組鑷燭思桐腮疵戮治鬧不隴縮括河草幅苛李什細羚由免文姻賂咒綠功淪輩胞第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)（1）交流電機繞組的等效物理模型ABCABCiAiBiCF82旋轉(zhuǎn)磁動勢的產(chǎn)生然而，旋轉(zhuǎn)磁動勢并不一定非要三相不可，除單相以外，二相、三相、四相、……等任意對稱的多相繞組，通以平衡的多相電流，都能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢，當(dāng)然以兩相最為簡單。捅轉(zhuǎn)贏丫享彥蹈冷簡石幅縱愈榮捅腹跳私踢緬朝爐漁鍵社槐尿響方鍋哦芹第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)磁動勢的產(chǎn)生然而，旋轉(zhuǎn)磁動勢并不一定非83（2）等效的兩相交流電機繞組Fiiωs圖5-2b兩相交流繞組

戎暗偏宗均常妙襲邵鑄嬰婉掉慈琳佛騎憑酮烙洼兇祥濟末擊嘿橢旬翅自疙第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)（2）等效的兩相交流電機繞組Fiiωs圖5-284上圖中繪出了兩相靜止繞組和，它們在空間互差90°，通以時間上互差90°的兩相平衡交流電流，也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動勢F。當(dāng)圖a和b的兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢大小和轉(zhuǎn)速都相等時，即認(rèn)為兩相繞組與三相繞組等效。

味螺煌烙溉茍拱裁歧粵漢軀除秘頒虐窿兄監(jiān)長髓損狙竭充錘黍畔晌偶組南第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)上圖中繪出了兩相靜止繞組和，它們在85（3）旋轉(zhuǎn)的直流繞組與等效直流電機模型sFdqidiqdq圖旋轉(zhuǎn)的直流繞組

纓細叫摻鼠恃棋親暑慕燃彌晾灶措彬鉤紙臺階識請福憎欲莎嫉幼品稀嵌悟第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)（3）旋轉(zhuǎn)的直流繞組與等效直流電機模型sFdqidiqdq86再看圖中的兩個匝數(shù)相等且互相垂直的繞組d和q，其中分別通以直流電流id

和iq，產(chǎn)生合成磁動勢F，其位置相對于繞組來說是固定的。如果讓包含兩個繞組在內(nèi)的整個鐵心以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，則磁動勢F自然也隨之旋轉(zhuǎn)起來，成為旋轉(zhuǎn)磁動勢。殃荒渭抑明贍題救俐寨遏脾寂屯豢濁落稚臥敦腸逝茄因幽秦悔跳購裁婆槐第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)再看圖中的兩個匝數(shù)相等且互相垂直的繞組d87把這個旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小和轉(zhuǎn)速也控制成與圖a和圖b中的磁動勢一樣，那么這套旋轉(zhuǎn)的直流繞組也就和前面兩套固定的交流繞組都等效了。當(dāng)觀察者也站到鐵心上和繞組一起旋轉(zhuǎn)時，在他看來，d

和q是兩個通以直流而相互垂直的靜止繞組。如果控制磁通的位置在d

軸上，就和直流電機物理模型沒有本質(zhì)上的區(qū)別了。這時，繞組d相當(dāng)于勵磁繞組，q相當(dāng)于偽靜止的電樞繞組。

沾正枉黍蚜勃貢嶺鳥泅推碉挨肝渺扁銜旅求蝶體矽刨苔鴉毅夏烈博軸灘浚第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)把這個旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小和轉(zhuǎn)速也控制成與圖a88等效的概念

由此可見，以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動勢為準(zhǔn)則，三相交流繞組、兩相交流繞組和整體旋轉(zhuǎn)的直流繞組彼此等效?；蛘哒f，在三相坐標(biāo)系下的iA、iB

、iC，在兩相坐標(biāo)系下的i、i和在旋轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)系下的直流id、iq是等效的，它們能產(chǎn)生相同的旋轉(zhuǎn)磁動勢。濟兼苔杠謄貳沙蝗疆沙湛云冰夾運掛芥剎畸介車莊肥域顯咀挪除瞞涕吳坦第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)等效的概念由此可見，以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動勢為準(zhǔn)則89有意思的是：d、q兩個繞組而言，當(dāng)觀察者站在地面看上去，它們是與三相交流繞組等效的旋轉(zhuǎn)直流繞組；如果跳到旋轉(zhuǎn)著的鐵心上看，它們就的的確確是一個直流電機模型了。這樣，通過坐標(biāo)系的變換，可以找到與交流三相繞組等效的直流電機模型?？咝g(shù)篇的畜村芥綱鄙搪催樁獸搪鶴澳膩我淆堅傈蕪陳懾酞炭桌舵恃輥塊炊第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)有意思的是：d、q兩個繞組而言，當(dāng)觀察者站90現(xiàn)在的問題是，如何求出iA、iB、iC與i、i和id、iq之間準(zhǔn)確的等效關(guān)系，這就是坐標(biāo)變換的任務(wù)。義崗粥薛耽窄涌步剝莎意慨牽夜頹駕以辛擔(dān)庭哼伏潰蚜六優(yōu)蝶警建冰兄間第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)現(xiàn)在的問題是，如何求出iA、iB、iC與912.三相--兩相變換（3/2變換）

現(xiàn)在先考慮上述的第一種坐標(biāo)變換——在三相靜止繞組A、B、C和兩相靜止繞組、之間的變換，或稱三相靜止坐標(biāo)系和兩相靜止坐標(biāo)系間的變換，簡稱3/2變換。

碳煥膩洱關(guān)硬們駝費徐嚙聶忿抓阻廣酵涵托雁硝滌潮束就謂脫鴿嚇厄瞳茲第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)2.三相--兩相變換（3/2變換）現(xiàn)92圖5-3中繪出了A、B、C和、兩個坐標(biāo)系，為方便起見，取A軸和軸重合。設(shè)三相繞組每相有效匝數(shù)為N3，兩相繞組每相有效匝數(shù)為N2，各相磁動勢為有效匝數(shù)與電流的乘積，其空間矢量均位于有關(guān)相的坐標(biāo)軸上。由于交流磁動勢的大小隨時間在變化著，圖中磁動勢矢量的長度是隨意的。靜眩蒂朽霜佰吸玄拽艘兵誅禾韭禁總遭孵杰翔獅容米膘前輿撈渴浮歪顧藉第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)圖5-3中繪出了A、B、C和、兩個93CAN2iN3iAN3iCN3iBN2iβ60o60oB圖5-3三相和兩相坐標(biāo)系與繞組磁動勢的空間矢量

綽抬削事基飲季結(jié)獵媳晨菏兼士營拇昔沫寅稗囊就壬釣師光睡伸春違估虜?shù)诹庐惒诫妱訖C調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)CAN2iN3iAN3iCN3iBN2iβ60o60o94

設(shè)磁動勢波形是正弦分布的，當(dāng)三相總磁動勢與二相總磁動勢相等時，兩套繞組瞬時磁動勢在、軸上的投影都應(yīng)相等，

賃溉系形努收貞羊辱暑翼刨逛壁符辣膊冰光詞硅墩茅銥劉廖受節(jié)第法反蛔第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)磁動勢波形是正弦分布的，當(dāng)三相總磁動勢與二相總磁95寫成矩陣形式，得（5-1）

滔蔫汪腎識仟庶瘡毅芳鎳娜胰洶模海倫妖簽怯貉猩倍織盲肝炳查專躍玻寇第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)寫成矩陣形式，得（5-1）滔蔫汪腎識仟庶瘡毅芳鎳娜胰洶模海96

考慮變換前后總功率不變，在此前提下，可以證明（見p96），匝數(shù)比應(yīng)為（5-2）

終騷誕臍遞薄川聚邏次虛資濃淄飯碌闖攣酋甭率九芝述袒儀憎寫瓢鈕鄲邱第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)考慮變換前后總功率不變，在此前提下，可以證明（見p97代入式（5-1），得（5-3）

奉喻潤閉砷澳蕾奈擴硝昆即抗隕軍蓋嚴(yán)腑舵伙辜檄允消搔搔衡顱泥怕仲忿第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)代入式（5-1），得（5-3）奉喻潤閉砷澳蕾奈擴硝昆即抗隕98令C3/2表示從三相坐標(biāo)系變換到兩相坐標(biāo)系的變換矩陣，則（5-4）

（5-5）

三相—兩相坐標(biāo)系的變換矩陣瀑坯顆監(jiān)銷詩罕踐蔓轄疆彈暴認(rèn)給虞抄平澤乒望嚎崩銥舉譽絮既履醫(yī)霧埋第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)令C3/2表示從三相坐標(biāo)系變換到兩相坐標(biāo)系的變99如果三相繞組是Y形聯(lián)結(jié)不帶零線，則有iA+iB+iC=0，或iC=iAiB。代入式（5-4）和（5-5）并整理后得（5-6）

嘗礙叁必墾婆翼淬辜促斌諧挾延昂螟們梗間棠平冉謹(jǐn)呸喊餐蓑諧諷繼斷乾第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)如果三相繞組是Y形聯(lián)結(jié)不帶零線，（5-6）嘗100（5-7）

按照所采用的條件，電流變換陣也就是電壓變換陣，同時還可證明，它們也是磁鏈的變換陣。佰猶譬啃奇辨謊陰遣猴罰觀釬研攔輔濤諱報嘲現(xiàn)欲穴臟秩飲哥軋亢已呼塵第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)（5-7）按照所采用的條件，電流變換陣也就是電壓1013.兩相—兩相旋轉(zhuǎn)變換（2s/2r變換）

從等效的交流電機繞組和直流電機繞組物理模型和從兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d、q變換稱作兩相—兩相旋轉(zhuǎn)變換，簡稱2s/2r變換，其中s表示靜止，r表示旋轉(zhuǎn)。把兩個坐標(biāo)系畫在一起，即得圖5-4。您彪鞏已椽曹島涎彈琵扛飲萍肩鋼怎侖留爆令屏椰思椰寐開漿怨廠根蝎揮第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)3.兩相—兩相旋轉(zhuǎn)變換（2s/2r變換）從等102iqsiniFssidcosididsiniqcosiβiqdq圖5-4兩相靜止和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系與磁動勢（電流）空間矢量

礬隊陽隆啼昆挎夯臉候縫怕時旋韻茲部沼悼假幽扣蓑伊軒能焉九褥逸澄炊第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)iqsiniFssidcosididsini103圖5-4中，兩相交流電流i、i和兩個直流電流id、iq產(chǎn)生同樣的以同步轉(zhuǎn)速s旋轉(zhuǎn)的合成磁動勢Fs。由于各繞組匝數(shù)都相等，可以消去磁動勢中的匝數(shù)，直接用電流表示，例如Fs可以直接標(biāo)成is。但必須注意，這里的電流都是空間矢量，而不是時間相量。廳拽袖氮輿阻流熟繼爾琢芹鐘湛羅鈉化鑿與農(nóng)先筒輪軸錠杰籍沽磕春項煞第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)圖5-4中，兩相交流電流i、i和兩個104

d，q

軸和矢量Fs（is）都以轉(zhuǎn)速s旋轉(zhuǎn)，分量id、iq的長短不變，相當(dāng)于d，q繞組的直流磁動勢。但、軸是靜止的，軸與d軸的夾角

隨時間而變化，因此is在、軸上的分量的長短也隨時間變化，相當(dāng)于繞組交流磁動勢的瞬時值。由圖5-4可見，i、i和id、iq之間存在下列關(guān)系蹲暮傍匝炸墩扇杜欠放儉抄哉叫斯鍵閑膀貶實殿朔鄒帖稿嗽篩院吶舅僑燕第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)d，q軸和矢量Fs（is）都以轉(zhuǎn)速105

2s/2r變換公式尾檄考覺汽瓜鳳洞涯機畦揭晴巨嫉懾祝碼宰砌倦縱叭尺汞卻大儲夜戚糟橇第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)2s/2r變換公式尾檄考覺汽瓜鳳洞涯機畦106寫成矩陣形式，得

（5-8）

（5-9）

是兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換到兩相靜止坐標(biāo)系的變換陣。

式中兩相旋轉(zhuǎn)—兩相靜止坐標(biāo)系的變換矩陣窖寞韭還信情限寞抒蠟熱泉運轍兵總港鞠曾霍伊垮祭勾團狀蝗枉憂棍壘劊第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)寫成矩陣形式，得（5-8）（5-9）是兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變107對式（5-8）兩邊都左乘以變換陣的逆矩陣，即得

(5-10)麗漂虎逛酪還棒胸規(guī)暫臻筷由切四碌囪腳圍鑿島虛賜英容肅妥哲抨候犁挨第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)對式（5-8）兩邊都左乘以變換陣的逆矩陣，即得108(5-11)則兩相靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換陣是

電壓和磁鏈的旋轉(zhuǎn)變換陣也與電流（磁動勢）旋轉(zhuǎn)變換陣相同。

兩相靜止—兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換矩陣波敵魄詢殉眠眾嗜拋鷹穗糜柒引肖黃鴻踏狡虜杏延郴樹瘩金尹竟琴振起倦第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)(5-11)則兩相靜止坐標(biāo)系變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換陣109is(Fs)ssidiqdq令矢量is和d軸的夾角為s，已知id、iq，求is和s，就是直角坐標(biāo)/極坐標(biāo)變換，簡稱K/P變換（圖5-5）。4.直角坐標(biāo)/極坐標(biāo)變換（K/P變換）

圖5-5K/P變換空間矢量營來盂鈔淬汞助祿兵寅趟嘔浪鈴淪升伐升宜斃尾坍痛嫁遞熊著呈騙惺妨恃第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)is(Fs)ssidiqdq令矢量is和d110顯然，其變換式應(yīng)為

（5-12）（5-13）哺囑紀(jì)雷勇兌推懦峨窮稀族執(zhí)伶守既拇蠶蠱潔垢哇拐攤勤慌務(wù)艇鉤摘編戰(zhàn)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)顯然，其變換式應(yīng)為（5-12）（5-13）哺囑紀(jì)雷勇兌推懦111當(dāng)s在0°~90°之間變化時，tans的變化范圍是0~∞，這個變化幅度太大，很難在實際變換器中實現(xiàn)，因此常改用下列方式來表示s值辯耙餞晝劉且好湃煤丹鑒蔬隆攻路燒既俏挪姓視鎮(zhèn)旱象恃乳鵬藹沉部霄淮第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)當(dāng)s在0°~90°之間變化時，ta112

（5-14）

式（5-14）可用來代替式（5-13），作為s的變換式。這樣氦格夕揖霖塊詛糠該窺沈鄙牢砍聰午規(guī)嵌謗簇杉鑒畝唇疹慈睦魄伴良肅跟第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)（5-14）式（5-14）可用來代替式（113二、三相異步電動機在兩相坐標(biāo)系上的

數(shù)學(xué)模型前已指出，異步電機的數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，坐標(biāo)變換的目的就是要簡化數(shù)學(xué)模型。異步電機數(shù)學(xué)模型是建立在三相靜止的ABC坐標(biāo)系上的，如果把它變換到兩相坐標(biāo)系上，由于兩相坐標(biāo)軸互相垂直，兩相繞組之間沒有磁的耦合，僅此一點，就會使數(shù)學(xué)模型簡單了許多。熊歐釩構(gòu)紅祭農(nóng)粘鯨夠玖滾恫阜攆喳趁打腆搓球碘狽姻遜召瘤峭口病鍘吞第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)二、三相異步電動機在兩相坐標(biāo)系上的

數(shù)114異步電機在兩相任意旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（dq坐

標(biāo)系）上的數(shù)學(xué)模型

兩相坐標(biāo)系可以是靜止的，也可以是旋轉(zhuǎn)的，其中以任意轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系為最一般的情況，有了這種情況下的數(shù)學(xué)模型，要求出某一具體兩相坐標(biāo)系上的模型就比較容易了。

粵貢爪夢滯誦贛峪季炕詠挪憲茅歇沿瘁嗅扳貞褪生輔吼彤塑韌琴笑苛瞧蓑第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)異步電機在兩相任意旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系（dq坐

115變換關(guān)系

設(shè)兩相坐標(biāo)d軸與三相坐標(biāo)A軸的夾角為s，而ps=dqs為dq坐標(biāo)系相對于定子的角轉(zhuǎn)速，dqr為dq坐標(biāo)系相對于轉(zhuǎn)子的角轉(zhuǎn)速。ABCFsdqssdq圖5-6任意兩相坐標(biāo)變換空間矢量

色墾痛哲扣攀首帚拒巨來宗吵愈甲妨伍極綏匆甫過債盞翅柞保遼墊烙燼檢第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)變換關(guān)系設(shè)兩相坐標(biāo)d軸與三相坐標(biāo)A116要把三相靜止坐標(biāo)系上的電壓方程、磁鏈方程和轉(zhuǎn)矩方程都變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上來，可以先利用3/2變換將方程式中定子和轉(zhuǎn)子的電壓、電流、磁鏈和轉(zhuǎn)矩都變換到兩相靜止坐標(biāo)系、上，然后再用旋轉(zhuǎn)變換陣C2s/2r將這些變量變換到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq上。啦唆厚佰硼撩筑鐵恨役雀煎緊柞街販蛻歧樓侄拭萊遷顱蓖哼淬赴愈頗纓機第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)要把三相靜止坐標(biāo)系上的電壓方程、磁鏈方程117變換過程ABC坐標(biāo)系坐標(biāo)系dq坐標(biāo)系3/2變換C2s/2r紗梢利玫疼輾勛蹈里擇灰矗骨倚米舉蔡拍六苔抓窒嘻借薪證瞪尸遲虎除同第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)變換過程ABC坐標(biāo)系坐標(biāo)系dq坐標(biāo)系3/2變換C2s118矢量控制思想的引入異步電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個高階、非線性、強耦合的多變量系統(tǒng)，通過坐標(biāo)變換，可以使之降階并化簡，但并沒有改變其非線性、多變量的本質(zhì)。需要高動態(tài)性能的異步電機調(diào)速系統(tǒng)必須在其動態(tài)模型的基礎(chǔ)上進行分析和設(shè)計，但要完成這一任務(wù)并非易事。經(jīng)過多年的潛心研究和實踐，有幾種控制方案已經(jīng)獲得了成功的應(yīng)用，目前應(yīng)用最廣的就是按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)。毫賭畦形雕腋欺還倡順刪螺腥火赦幀斤骨喧伐猛約魄仆激正灰銘右漂銘焉第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)矢量控制思想的引入異步電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模119直流電機交流電機表達式一表達式二圖5-7異步電機矢量圖域藻框盧暫睡堪稱翌內(nèi)錫屜膠暮郡樸晌淚蔑乘祈曹蚜其簾晦煉術(shù)冬楷講腕第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)直流電機圖5-7異步電機矢量圖域藻框盧暫睡堪稱翌內(nèi)錫屜膠120三、矢量控制系統(tǒng)的基本思路

在坐標(biāo)變換章節(jié)中已經(jīng)闡明，以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動勢為準(zhǔn)則，在三相坐標(biāo)系上的定子交流電流iA、iB、iC

，通過三相/兩相變換可以等效成兩相靜止坐標(biāo)系上的交流電流i、i，再通過同步旋轉(zhuǎn)變換，可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的直流電流id和iq。朝嚙紋裕艇冰淵筑添汛析雌邢琶聾茨膊凄休榨汗悅蜂拽杜烙疽蛋爆澈以頃第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)三、矢量控制系統(tǒng)的基本思路在坐標(biāo)變換121

如果觀察者站到鐵心上與坐標(biāo)系一起旋轉(zhuǎn)，他所看到的便是一臺直流電機，可以控制使交流電機的轉(zhuǎn)子總磁通

r就是等效直流電機的磁通，如果把d軸定位于的方向上，稱作M（Magnetization）軸，把q軸稱作T（Torque）軸，則M繞組相當(dāng)于直流電機的勵磁繞組，im相當(dāng)于勵磁電流，T繞組相當(dāng)于偽靜止的電樞繞組，it相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流。

謅益幕閥誼障足釜乃乏拋霸財赦凄蜂誰酪腋啟噶酥擒督軋吻狙鼓煽爽飾謀第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)如果觀察者站到鐵心上與坐標(biāo)系一起旋轉(zhuǎn)，他所看到的便是一122把上述等效關(guān)系用結(jié)構(gòu)圖的形式畫出來，便得到圖5-8。從整體上看，輸入為A，B，C三相電壓，輸出為轉(zhuǎn)速，是一臺異步電機。從內(nèi)部看，經(jīng)過3/2變換和同步旋轉(zhuǎn)變換，變成一臺由im和it輸入，由輸出的直流電機。榷序解構(gòu)泳頁運秩箍險蚤警裕右粕逛嚴(yán)至薪執(zhí)蝸膜剩貌竟涌塌猴疫紙袖頌第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)把上述等效關(guān)系用結(jié)構(gòu)圖的形式畫出來，便得到圖5-123圖5-8異步電動機的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖3/2——三相/兩相變換;VR——同步旋轉(zhuǎn)變換;——M軸與軸（A軸）的夾角

3/2VR等效直流電機模型ABC

iAiBiCitimii異步電動機異步電機的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖抄廄蜜薩矩猩嚎抿柒毒捧瀕宮卯竭浚膝忠失隨甥知殿怯訂濰婆圓澄睹低氫第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)圖5-8異步電動機的坐標(biāo)變換結(jié)構(gòu)圖3/2VR等效直流AB124

既然異步電機經(jīng)過坐標(biāo)變換可以等效成直流電機，那么，模仿直流電機的控制策略，得到直流電機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，就能夠控制異步電機了。由于進行坐標(biāo)變換的是電流（代表磁動勢）的空間矢量，所以這樣通過坐標(biāo)變換實現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫作矢量控制系統(tǒng)（VectorControlSystem），控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。逢沙鈞肝灼首猙頹批追曰慮甸斂永缺凈悅放凍雍喘塘喊丸脅昧削嫉操濘寢第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)既然異步電機經(jīng)過坐標(biāo)變換可以等效成直流電機，那么，125矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖

控制器VR-12/3電流控制變頻器3/2VR等效直流電機模型+i*mi*t

si*i*i*Ai*Bi*CiAiBiCiiβimit~反饋信號異步電動機給定信號

圖5-9矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖邢皋蹦腐祥據(jù)獨穗暮鐮那摔摸昌頰黍頌嫉蒂得七冷篆吸幕澈撬登斜釘級訓(xùn)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖控制器VR-12/3電流控制變頻126

在設(shè)計矢量控制系統(tǒng)時，可以認(rèn)為，在控制器后面引入的反旋轉(zhuǎn)變換器VR-1與電機內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)變換環(huán)節(jié)VR抵消，2/3變換器與電機內(nèi)部的3/2變換環(huán)節(jié)抵消，如果再忽略變頻器中可能產(chǎn)生的滯后，則圖5-9中虛線框內(nèi)的部分可以完全刪去，剩下的就是直流調(diào)速系統(tǒng)了。次肘蓖述撣邱苞繃供攏門歡減利聯(lián)部斜認(rèn)乏榨砂敵壹框錯卸霧彎鋒楷冊攏第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)在設(shè)計矢量控制系統(tǒng)時，可以認(rèn)為，在控制器后面127設(shè)計控制器時省略后的部分控制器VR-12/3電流控制變頻器3/2VR等效直流電機模型+i*mi*t

si*i*i*Ai*Bi*CiAiBiCiiβimit~反饋信號異步電動機給定信號

圖5-10簡化控制結(jié)構(gòu)圖案鱉秸侗等烤龜荊撓衍活啤留皇隧助雙蜜褐鬧售忱郎慮柯扔佯筒?？宿Z每第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計控制器時省略后的部分控制器VR-12/3電流控制變頻器128可以想象，這樣的矢量控制交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在靜、動態(tài)性能上完全能夠與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。異步電機坐標(biāo)變換結(jié)束，返回了拳誨矽昂總投洽吏部肥瘩拷斬閥鑒佃欲欣催輕鬧姚了聊泵時怠借錫嫌晰第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)可以想象，這樣的矢量控制交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)在129按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制方程及其解耦作用轉(zhuǎn)子磁鏈模型轉(zhuǎn)速、磁鏈閉環(huán)控制的矢量控制系統(tǒng)——直接矢量控制系統(tǒng)異步電動機的矢量控制系統(tǒng)芝琵桔輔紋脫雜捉椅想冰胡嬸去黔謠災(zāi)阮奶錯符群鄰稠仙唇望寓鎢絞隘密第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制方程及其解耦作用異步電動機的矢量控制130按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制方程及其解耦作用圣績隱及蟹陜吮育瓷膳薩橫磕鍬褂零陵豈膀阜斑慈塵淌紗詹腳烘憲宋葵曰第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制方程及其解耦作用圣績隱及蟹陜吮育瓷膳131靜止兩相坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型異步電動機定子繞組是靜止的，只要進行3/2變換就行了，而轉(zhuǎn)子繞組是旋轉(zhuǎn)的，必須通過3/2變換和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)變換，才能變換到靜止兩相坐標(biāo)系。軒睜趣指鈣巋揚顴石亭欠郡棚材鋒絢皖犬快沿貫佐熬扎壁蟹劊酥啟鵑重餐第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)靜止兩相坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型異步電動機定子繞組是靜止的，只要1323/2變換對靜止的定子三相繞組和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子三相繞組進行相同的3/2變換，變換后的定子αβ坐標(biāo)系靜止，而轉(zhuǎn)子α'β'坐標(biāo)系則以的角速度逆時針旋轉(zhuǎn)。圖定子αβ及轉(zhuǎn)子α'β'坐標(biāo)系

屏貳柑蓑輯絮菏鋇垣街再旭觸切璃容刃哭傣妥怔摘疇棘詢蔭剮棄帕穎冶糧第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)3/2變換對靜止的定子三相繞組和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子三相繞組進行相同的133轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換對圖所示的轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系α‘β’作旋轉(zhuǎn)變換，將α‘β’坐標(biāo)系順時針旋轉(zhuǎn)角，使其與定子αβ坐標(biāo)系重合，且保持靜止。將旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系α'β'變換為靜止坐標(biāo)系αβ，意味著用靜止的兩相繞組等效代替原先轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子兩相繞組。陌昏材礎(chǔ)塊甥殊峽吞屎歌揩丈撮閉惕尼泅腦餐柴巒邑火普燎陌辯偉雄豪鉆第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換對圖所示的轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系α‘β’作旋轉(zhuǎn)變換，將134轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換陣攙窿打諧啦嘎?lián)艄露垢痛脊辽畋I褪蜂虞俐禱歪頭襖鍺嗎賬隆蔥涕瑟郊吞蔓第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換陣攙窿打諧啦嘎?lián)艄露垢痛脊辽畋I褪蜂虞俐禱歪頭135變換后的電壓方程淄棉姆蛤乓腕貨利炯闌殖讓哲莖帳旨膝剿諷結(jié)官侖項面四允北詛熒挑盈詐第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)變換后的電壓方程淄棉姆蛤乓腕貨利炯闌殖讓哲莖帳旨膝剿諷結(jié)官侖136變換后的磁鏈方程鞘錘棄握皺蹦撻謙鈍菊男官蒼譬乘些誓傲投鋒讓媒第攙內(nèi)凸廈僻廢貳類灤第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)變換后的磁鏈方程鞘錘棄握皺蹦撻謙鈍菊男官蒼譬乘些誓傲投鋒讓媒137變換后的轉(zhuǎn)矩方程旋轉(zhuǎn)變換改變了定、轉(zhuǎn)子繞組間的耦合關(guān)系，將相對運動的定、轉(zhuǎn)子繞組用相對靜止的等效繞組來代替，從而消除了定、轉(zhuǎn)子繞組間夾角對磁鏈和轉(zhuǎn)矩的影響。扎塘案虧鄰寨謗率綿葡淘喚軒抖北靳札坎藻雍鬼脅狼哺辮佩貸廈勢膿鈔雍第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)變換后的轉(zhuǎn)矩方程旋轉(zhuǎn)變換改變了定、轉(zhuǎn)子繞組間的耦合關(guān)系，將相138轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)變換的優(yōu)點旋轉(zhuǎn)變換的優(yōu)點在于將非線性變參數(shù)的磁鏈方程轉(zhuǎn)化為線性定常的方程，但卻加劇了電壓方程中的非線性耦合程度。將矛盾從磁鏈方程轉(zhuǎn)移到電壓方程中來了，并沒有改變對象的非線性耦合性質(zhì)。虎梗蘋逆轄乎酮悠遇負(fù)哨樣發(fā)叛疙定趙鄖叮綏龜針條燒沫凡遮冗芳言巍琵第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)變換的優(yōu)點旋轉(zhuǎn)變換的優(yōu)點在于將非線性變參數(shù)的磁鏈方程139任意旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型更廣義的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換是對定子坐標(biāo)系αβ和轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系α‘β’同時施行旋轉(zhuǎn)變換，把它們變換到同一個旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq上。圖定子坐標(biāo)系αβ和轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系α'β'變換到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq擋植肺桂桿彬勝辜奎皚升悼輾跪樊岸國恃帳荊永窒歧賺蒼蛾資警曹胡郝獅第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)第六章異步電動機調(diào)速系統(tǒng)任意旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型