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异步电机的VC 原理 |
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作者：admin 来源：本站 发表时间：2012/10/15 9:21:04 点击：4509
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异步电机的VC 思想是根据电机的动态数学模型，利用矢量变换方法，将异步电机模拟成直流电机，从而获得良好的控制性能。它以转子磁链为参考坐标( 即将同步旋转坐标系的d 轴放置在转子磁场方向) ，首先通过静止坐标系到旋转坐标系间的坐标变换，将定子电流分解成产生磁链的励磁分量和产生转矩的转矩分量，并使两分量相互独立而解耦; 然后分别对磁链和转矩进行独立控制; 最后通过坐标变换将两个独立的直流控制量还原为交流时变量来控制电机。 由于异步电机在静止坐标系abc 下的数学模型比较复杂，需要通过两次坐标变换来简化异步电机的数学模型。这两次坐标变换分别是指三相静止坐标系abc 与两相静止坐标系 αβ 之间的变换( 简称3s /2s 变换) 、两相静止坐标系 αβ 与两相同步旋转dq 坐标系之间的变换( 简称2s/2r 变换) 。 通过以上变换可得到在dq 坐标系下电机的电压、磁链和转矩的数学模型，它们分别为:
公式1234 当把转子旋转坐标系dq 坐标系磁链定向在同步旋转坐标系mt 坐标系的m 轴时( 此时dq 与mt 两坐标系重合，即d = m、q = t) ，应有:
公式5 由此可得电机VC 解耦控制方程为:
公式67 以上各式中: 下标s、r、d、q、m、t 分别为定子、转子、d轴、q 轴、m 轴、t 轴; p = d/dt 为微分算子; Rs、Rr分别为定子、转子电阻; Lm、Ls、Lr分别为定转子间互感、定子绕组电感和转子绕组电感; ω1、ωs和 ωr分别为定子频率的同步转速、转差转速和转子转速; θ 为转子磁链角; usd、usq和urd、urq分别为d、q 轴定子电压和d、q 轴转子电压;isd、isq和ird、irq分别为d、q 轴定子电流和d、q 轴转子电流; ψsd、ψsq和 ψrd、ψrq分别为d、q 轴定子磁链和d、q 轴转子磁链; ψrm、ψrt分别为m、t 轴转子磁链; np为极对数; Tr为转子时间常数; J 为机组转动惯量; Te、Tm分别为电磁转矩、负载转矩; F 为阻转矩摩擦系数。 由式( 6) 和式( 7) 可以看出，转子磁链 ψr只由定子电流励磁分量isd决定。当转子磁链 ψr达到稳态并保持不变时，电磁转矩Te只由定子电流转矩分量isq决定，此时磁链 ψr与转矩Te分别由isd和isq独立控制，实现了磁链和转矩的解耦。只要根据被控系统的性能要求合理确定isd和isq，就能实现转矩Te的瞬时控制和转速ωr的高精度跟踪。 |
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