异步电机矢量控制基本原理

K1
isd
is
dq
*sl
转子磁链角度
转速估计值
ˆs
转子磁链 观测器
abc
vs
vs
四、实现矢量控制的关键问题
➢ 转子磁链观测 ➢ 转子速度辨识 ➢电机参数检测
• 4.1 转子磁链观测
（1）电压模型
其中
（2）电流模型
（3）模型参考自适应
如：电压模型与电流模型结合使用
• 4.2 转速辨识
根据所观测转子磁链 ，可得到转子磁链相位
• 矢量控制技术发展历程
• 矢量控制技术发展应用的几大要素
➢（1）矢量控制理论 ➢（2）数字电路 ➢（3）功率器件 ➢（4）现代控制理论
二、三相异步电机数学模型
• 2.1 理想三相异步电机的条件
（1）电机定、转子三相绕组完全对称； （2）电机定、转子表面光滑，无齿模效应； （3）电机气隙磁场在空间呈正弦分布； （4）铁芯的涡流、饱和及磁滞损耗忽略不计。
• 2.3 坐标变换
（1）三相静止坐标系（3s） （2）两相静止坐标系（2s） （3）两相旋转坐标系（2r）
(1) 从三相静止到两相静止坐标系（3s/2s变换）
n2
u (i )
B
F
uB (iB )
s
uC (iC ) n3 C
uA (iA ) A u (i )
(2) 从两相静止到两相旋转坐标系 (2s/2r变换)
异步电机矢量控制基本原理
异步电机矢量控制基本原理
北京利德华福电气技术有限公司 预研部
2019-10-30
内容提纲
• 前言 • 三相异步电机数学模型 • 异步电机矢量控制 • 实现矢量控制的关键问题
一、前言
• 异步电机常见调速方式
➢ 转差功率消耗型调速系统 ——降电压调速，液力耦合器调速，电磁转差离合器调速，
将d轴选为转子磁链方向，则有：
(1) 转子q轴磁链为0
(2)
为同步速
(3)
为转子旋转角速度
另外：转子绕组短路
urd=0; urq=0.
• 3.1 转子磁场定向电机模型
电压方程
磁链方程
转ຫໍສະໝຸດ Baidu方程
经推导整理可得：
(1) 转子磁链
(2) 电机转矩
其中：
• 3.2 矢量控制基本原理
在转子磁场定向的情况下（同步旋转坐标系）
➢转子磁通幅值由定子电流d轴分量 i sd 控制
➢当转子磁通控制恒定时，电机转矩与定子电流q 轴分量 i sq 成正比
• 3.3 矢量控制原理框图
转矩
vsqc
转速给定值
给定
PI
K2
i*sq
PI
v*sq
v*s
dq
变
1 i*sd Lm
vsdc
PI
v
* sd
v*s
频 器
IM
磁链给定
isq
is abc
q
uq (iq )
u (i )
F d
s
ud (id )
u (i )
(A)
• 2.4 两相静止坐标系下的数学模型
电压方程
磁链方程
转矩方程
• 2.5 两相旋转坐标系下的数学模型
电压方程
磁链方程
-2r坐标系d轴相对定子A相绕组旋转的角度。 -转子a相相对定子A相绕组旋转的角度。
转矩方程
三、异步电机矢量控制
转子串电阻调速
➢ 转差功率回馈型调速系统 ——串级调速
➢ 转差功率不变型调速系统 ——变极对数调速，变压变频调速
• 异步电机控制的目标变量
——电压，电流，磁通，转矩，转速
• 何谓矢量控制（Vector Control）
——磁场定向控制（Field Orientation Control） ——电机的磁场矢量方向作为坐标变换中坐 标轴的基准方向
• 4.3 电机参数检测
（1）定子电阻Rs （2）定子电感Ls （3）转子电阻Rr （4）转子电感 Lr （5）定转子互感Lm
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• 2.2 电机模型
A uA (iA)
θ
Rs
Lsl
Lm
uc (ic)
Lm
c
Lm Lsl C uC (iC) R1
Lm Lrl Lrl Rr Rr
Rr
a
ua (ia)
ω
Lrl
Lm
Lm
b ub
(ib)
Lsl Rs
B uB (iB)
1．电压方程式 2．磁链方程式
式中，自感： 互感：
3．转矩方程式 4．机械运动方程式