异步电机矢量控制基本原理

uc (ic)
c
Lm
Lrl Rr
Rr Rr Lrl Lm
ω
Lm Lsl Rs
Lm Lsl C
b
uC (iC)
R1
ub (ib)
B
uB (iB)
Байду номын сангаас．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
•
2.3 坐标变换
（1）三相静止坐标系（3s）
（2）两相静止坐标系（2s）
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。
•
2.2 电机模型
A Rs Lsl Lm
uA (iA)
θ
a
Lm Lrl
ua (ia)
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
转速给定值
转矩 给定


PI
K2
1 Lm
i
* sq


i* sd


PI PI


vsqc
v* sq
vsdc
v
* sd
v* s dq
v* s
（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
• 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
谢谢！
(1) 转子q轴磁链为0 (2) (3) 为同步速 为转子旋转角速度 urd=0; urq=0.
另外：转子绕组短路
•
3.1 转子磁场定向电机模型
磁链方程
电压方程
转矩方程
经推导整理可得：
(1) 转子磁链 其中： (2) 电机转矩
• 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）
s

ud (id )
u (i )
(A)
•
2.4 两相静止坐标系下的数学模型
磁链方程
电压方程
转矩方程
•
2.5 两相旋转坐标系下的数学模型
磁链方程
电压方程
-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
将d轴选为转子磁链方向，则有：


变 频 器
abc abc
IM
磁链给定
K1
isq isd
* sl
转速估计值
dq
is is
转子磁链角度

ˆs
转子磁链 观测器
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
（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 B F
u B (iB )
u (i )
s
u A (i A ) A
u (i )

uC (iC )
n3
C
(2) 从两相静止到两相旋转坐标系 (2s/2r变换)

q
u (i )
F
uq (iq )
d
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 2006-10-30
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， 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
• 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