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电力电子与现代控制(电机的控制理论和系统)第一部分课件ppt

作者：小编　日期：2024-05-01 05:06:18　点击数：

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　　1、电力电子与现代控制Power Electronic and Modern Control,中国科学院研究生院,第四章：电机的控制理论和控制系统,简介直流电机的控制异步电机的控制 1、标量控制 2、矢量控制：磁场定向控制和直接转矩控制电励磁和永磁同步电机的控制 1、磁场定向控制 2、直接转矩控制,简介,电机控制的任务：采用电力电子装置，通过对电机系统的机械特性的控制，使电机按照预定的方式或轨迹运行。电机控制的类型：位置、速度和力矩控制；开环控制和闭环控制；标量和矢量控制。电机控制的关键：电机电磁转矩的控制电机的机械方程：电机控制系统的性能的好坏取决于电机电磁转矩的控制。,直流电机的控制及系

　　2、统,直流电机的数学模型：可以构成直流电机的控制系统为：,异步电机的控制,标量控制矢量控制 1、磁场定向控制 2、直接转矩控制,异步电机的标量控制,稳态时，鼠笼型异步电机的电压方程为：,鼠笼型异步电机的电磁转矩为：,鼠笼型异步电机稳态等效电路图,忽略定子电阻时，定子磁链等于电压与定子角频率之比。转子磁链等于转子电流与转子滑差频率之比的负值。转子磁链超前转子电流90度。忽略定转子磁链时，定子磁链与转子磁链相等。,所以，忽略时，鼠笼型异步电机的稳态电磁转矩为：,如控制定子磁链的幅值恒定，则稳态电磁转矩与滑差频率成正比。,异步电机的标量控制,异步电机的矢量控制,磁场定向控制 1、磁场

　　3、定向控制的基本理论 2、磁场定向控制的实现 3、磁场定向控制系统 4、计算与仿线、直接转矩的基本理论 2、直接转矩控制的实现 3、直接转矩控制系统,异步电机的磁场定向控制理论,异步电机在同步旋转坐标系下的电压和磁链方程为：,电磁转矩：,建立下述矢量：,异步电机的电压方程可表示为：,转子磁链,定子磁链,气隙磁链,鼠笼型异步电机稳态等效电路图,转子磁场定向控制,如右图所示异步电机的矢量图中，如将d轴与转子磁链方向一致，此时有：,异步电机的电压和磁链方程为：,则有下述关系式成立：,达到稳态时：,可见：异步电机的电磁转矩可以表示成两个电流id1和iq1的乘积；调节id1的值就可改变转子

　　4、磁链大小，如果保持id1不变，调节iq1的值就可以线性的改变电机电磁转矩的值；id1称之为电机励磁电流分量，iq1为力矩电流分量。转子磁场定向理论上最大转矩为无限大。,定子磁场定向控制,异步电机的电压和磁链方程为：,如右图所示异步电机的矢量图中，如将d轴与定子磁链方向一致，此时有：,则有下述关系式成立：,可见：异步电机的电磁转矩可以表示成电流iq1和定子磁链的乘积，如保九游会官网 J9平台持定子磁链恒定，调节定子电流iq1可以线性的调节电磁转矩；调节id1的值就可改变定子磁链大小，但同时受iq1的影响。,气隙磁场定向控制,异步电机的电压和磁链方程为：,如右图所示异步电机的矢量图中，如将d轴与气隙磁链方向一致，此时

　　5、有：,则有下述关系式成立：,可见：异步电机的电磁转矩可以表示成电流iq1和气隙磁链的乘积，如保持气隙磁链恒定，调节定子电流iq1可以线性的调节电磁转矩；调节id1的值就可改变气隙磁链大小，但同时受iq1的影响。,磁场定向控制的实现,磁场定向控制的关键在于获取定向磁链的空间位置和大小，只有在定向轴线与定向磁链重合，且保持定向磁链幅值大小恒定，才能获得如直流电机一样的解藕控制特性。按照获取定向磁链位置的方式不同，磁场定向控制有两种实现方法：,1、直接法：直接检测或计算定向磁链的空间位置和大小，又有： A.测量法：在气隙中放置磁链检测装置直接测量定向磁链； B.计算法：利用电机的数学模型和参数，以及

　　6、测量的电压电流转速值直接计算出定向磁链的空间位置和大小，根据结构不同又有估计器和观测器两种。2、间接法：它是一种间接获取定向磁链位置的一种方法。其基本原理是：见上图所示的转子磁场定向控制矢量图，d轴在空间上相对于定子A相轴线逆时针旋转，转子a相轴线以相对于定子A相轴线以转子角频率r逆时针旋转。那么定向磁链的位置角为：,转子角频率r由转子位置传感器量测得到，而滑差角频率s1可由电机数学模型计算得到，两者之和即为同步角频率1，积分可得定向磁链的空间位置角1。,转子磁场定向控制系统（间接法）,构成的转子磁场定向控制系统（间接法）为：,异步电机转子磁场间接定向控制系统的仿线rad/s，空载启动到稳态后突加200Nm负载转矩；2、给定角频率为314r九游会官网 J9平台ad/s，空载启动再将速度置为零。,滑差角频率和转子磁连位置角计算,仿线,转子磁场定向控制系统（直接法）,构成的转子磁场定向控制系统（直接法）为：,定向磁链的计算,定向磁链的计算可以分成两大类：开环计算（估计器Estimator）；电压模型、电流模型和混合模型闭环计算（观测器Obs

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