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異步電機(jī)的VC 原理

作者：admin  來(lái)源：本站  發(fā)表時(shí)間：2012/10/15 9:21:04  點(diǎn)擊：4153

異步電機(jī)的VC 思想是根據(jù)電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，利用矢量變換方法，將異步電機(jī)模擬成直流電機(jī)，從而獲得良好的控制性能。它以轉(zhuǎn)子磁鏈為參考坐標(biāo)( 即將同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d 軸放置在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向) ，首先通過(guò)靜止坐標(biāo)系到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系間的坐標(biāo)變換，將定子電流分解成產(chǎn)生磁鏈的勵(lì)磁分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩分量，并使兩分量相互獨(dú)立而解耦; 然后分別對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行獨(dú)立控制; 最后通過(guò)坐標(biāo)變換將兩個(gè)獨(dú)立的直流控制量還原為交流時(shí)變量來(lái)控制電機(jī)。

    由于異步電機(jī)在靜止坐標(biāo)系abc 下的數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，需要通過(guò)兩次坐標(biāo)變換來(lái)簡(jiǎn)化異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。這兩次坐標(biāo)變換分別是指三相靜止坐標(biāo)系abc 與兩相靜止坐標(biāo)系 αβ 之間的變換( 簡(jiǎn)稱3s /2s 變換) 、兩相靜止坐標(biāo)系 αβ 與兩相同步旋轉(zhuǎn)dq 坐標(biāo)系之間的變換( 簡(jiǎn)稱2s/2r 變換) 。

    通過(guò)以上變換可得到在dq 坐標(biāo)系下電機(jī)的電壓、磁鏈和轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型，它們分別為:

公式1234

    當(dāng)把轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq 坐標(biāo)系磁鏈定向在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系mt 坐標(biāo)系的m 軸時(shí)( 此時(shí)dq 與mt 兩坐標(biāo)系重合，即d = m、q = t) ，應(yīng)有:

公式5

    由此可得電機(jī)VC 解耦控制方程為:

公式67

    以上各式中: 下標(biāo)s、r、d、q、m、t 分別為定子、轉(zhuǎn)子、d軸、q 軸、m 軸、t 軸; p = d/dt 為微分算子; Rs、Rr分別為定子、轉(zhuǎn)子電阻; Lm、Ls、Lr分別為定轉(zhuǎn)子間互感、定子繞組電感和轉(zhuǎn)子繞組電感; ω1、ωs和 ωr分別為定子頻率的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速; θ 為轉(zhuǎn)子磁鏈角; usd、usq和urd、urq分別為d、q 軸定子電壓和d、q 軸轉(zhuǎn)子電壓;isd、isq和ird、irq分別為d、q 軸定子電流和d、q 軸轉(zhuǎn)子電流; ψsd、ψsq和 ψrd、ψrq分別為d、q 軸定子磁鏈和d、q 軸轉(zhuǎn)子磁鏈; ψrm、ψrt分別為m、t 軸轉(zhuǎn)子磁鏈; np為極對(duì)數(shù); Tr為轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù); J 為機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量; Te、Tm分別為電磁轉(zhuǎn)矩、負(fù)載轉(zhuǎn)矩; F 為阻轉(zhuǎn)矩摩擦系數(shù)。

    由式( 6) 和式( 7) 可以看出，轉(zhuǎn)子磁鏈 ψr只由定子電流勵(lì)磁分量isd決定。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁鏈 ψr達(dá)到穩(wěn)態(tài)并保持不變時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩Te只由定子電流轉(zhuǎn)矩分量isq決定，此時(shí)磁鏈 ψr與轉(zhuǎn)矩Te分別由isd和isq獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)了磁鏈和轉(zhuǎn)矩的解耦。只要根據(jù)被控系統(tǒng)的性能要求合理確定isd和isq，就能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩Te的瞬時(shí)控制和轉(zhuǎn)速ωr的高精度跟蹤。

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