3电动机转矩转速控制机电控制工程 高钟毓.

2018年12月8日星期六
13
第二节 直流电动机原理和特性

工作原理
Lia cos
dia Wm
0 ia
S
ϴ
N
2018年12月8日星期六
1 2 Lia cos ia 2 Wm Tm sin ia
14
2018年12月8日星期六
2018年12月8日星期六
21
( Ls Ra ) I a ( s) U a ( s) K e ( s) Js( s) Kt I a ( s) Td ( s)
U a ( s)
1 Ls Ra
I a ( s)
Td ( s)
Kt
Ke
1 Js
( s )
U a ( s)
ω
ω03
ω
ω02
ω01
0
Td＝0 Td1
Td2
ua1
2018年12月8日星期六
ua2
ua
20

动态特性
dia ua Ra ia L K e dt J d K i T t a d dt
( Ls Ra ) I a ( s) U a ( s) K e ( s) Js( s) Kt I a ( s) Td ( s)
i1≠0，互感项
k (i1 , i2 , Wm
k 1
2018年12月8日星期六
n
, ik 1 0,
, )dik
8
k (i1 , i2 , Wm
k 1
n
, ik 1 0,
, )dik
Wm Tm
i const
k (i1 , i2 , k 1
ua Ra Td K e K e Kt
2018年12月8日星期六 19
ua Ra Td K e K e Kt ua Td 0 0 Ke ua 0 Tb Kt Ra Ra tan Tb Ke Kt
Tb1 Tb2 Tb3
Tm ua1
ua3
ua2
1 Ke (Ta s 1) Ra ( s) Td ( s) U a ( s) 2 TmTa s Tm s 1 Kt
n
, ik 1 0,
, ) dik
j M1 j i1 M 2 j i2
Lj i j M( j 1) j i j 1
M nj in
为使Tm ≠0，必须使上式中至少一个L或M 对θ的导数≠0
因此有两类电动机： （1）L固定，M可变——固定磁阻电动机（至少两个回路）
Td ( s)
Ls Ra Kt I a ( s) 1 Kt Ls Ra
1 Js
( s )
Ke
2018年12月8日星期六 22
Kt ( s) JLs 2 JRa s Kt Ke
Ls Ra Td ( s) U a ( s) Kt
JRa L 令Ta ,Tm Ra K e Kt
机电控制工程
第三章 电动机转矩转速控制
2018年12月8日星期六
1
概述

内容
– – – – – 旋转电动机基本原理 直流电动机的原理及控制 直流无刷电动机的控制 永磁同步电动机的控制 交流感应电动机的控制
2018年12月8日星期六
2
第一节 旋转电动机基本原理

电磁场耦合模型
r 电 系 统 Td e 耦合 电磁场 ω
4
i e
Ni → H → B（μH） 磁动势 磁场强度 磁通密度
→Φ （SB） 磁通
→Ψ （ Φ N） 磁链
Ni Rm N 2i Rm
2018年12月8日星期六
Li
5
i e
UI 功率
UIdt 能量
Udt d
id W
m
di W
m
2018年12月8日星期六 6
互感电动势
2018年12月8日星期六
11

能量守恒方程
di Tmd dWm
旋转一周后状态复原
dW
m
di Tm d 0
di T d
m
2018年12月8日星期六 12

转矩与电压平衡方程
u j rj i j e j
d ( J ) Tm Td dt
15
Tm
0

2
线圈多到一定程度时
Tm Kt ia
2018年12月8日星期六
16
dia d eL sin dt dt
线圈多到一定程度时
dia d eL Ke dt dt
K e Kt V/rad/s N m/A
2018年12月8日星期六
17
转矩平衡方程
d 2 J 2 Kt ia Td dt
电压平衡方程
dia d ua Raia L Ke dt dt
2018年12月8日星期六
18

静态特性
2 dia d d 0, 2 0 dt dt dt
ua Raia Ke
Kt ia Td
i1
e1
i2 e2
1 L1i1 M 12i2 2 L2i2 M 12i1
磁场能量
L1i1di1 L2i2 di2 M 12i2 di1 M 12i1di2
7
2018年12月8日星期六
i1 e1
i2
e2
1 (i1 , i2 0, )di1 2 (i1 , i2 , )di2 Wm
（2）M固定，L可变——变磁阻电动机（一个回路即可）
2018年12月8日星期六 9
u1
u
u1
固定磁阻电动机 变磁阻电动机
2018年12月8日星期六
10
ej
k 1
n
j ik
j k
dik j di j j d dt i j dt dt
自感电动势 速度电动势 （反电动势）
ui
Tem x
d dt
机械
系统
d e dt

2018年12月8日星期六
3
r
Td e
ω 机械 系统
电 系 统
ui
耦合
电磁场
Leabharlann Baidu
Tem x
四端模型：电端点对选（i，ψ）
机械端点对选（Tm，θ）
独立变量对：（1）（ ψ ， θ ） （2）（i， θ）
Wm磁场能量
W’ m磁场同等能量
2018年12月8日星期六