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《山东大学》 2006年
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大功率交—交变频同步电动机磁场定向矢量控制系统的设计与应用

霍启军  
【摘要】:不同于直流电动机,交流电动机的磁通势矢量F~s、F~r和F~c都在空间以同步速度旋转,彼此相对静止,欲控制转矩,必须控制任两磁通势矢量的大小和相对位置。 通常的变频调速系统的控制量是交流电动机的定子电压幅值和频率(电压控制型)或定子电流幅值和频率(电流控制型),它们都是标量,故称为标量控制系统。在标量控制系统中,只能按电动机稳态运行规律进行控制,不能控制任意两个磁通势矢量的大小和相对位置,转矩控制性能差。 欲改善转矩控制性能,必须对定子电压或电流实施矢量控制,既控制大小,又控制方向。一个矢量通常用它在直角坐标系上的两个分量来表达,交流电机的所有矢量(磁通势、磁链、电压、电流等)都在空间以同步速旋转,它们在定子坐标系(静止系)上的各分量,即在定子绕组上的物理量,都是交流量,控制和计算不方便。借助于坐标变换,使人从静止坐标系进入同步旋转坐标系,站在旋转坐标系上看,电动机各矢量都变成了静止矢量,它们在坐标系上的各分量都是直流量,可以很方便地从统一转矩公式出发,找到转矩和被控矢量(电压或电流等矢量)各分量间的关系,实时地算出转矩控制所需的被控矢量各分量的值(直流给定量)。由于这些被控矢量的直流分量在物理上不存在,我们还必须再经坐标变换,从旋转坐标系回到静止系,把上述直流给定量变换成物理上存在的交流给定量,在定子坐标系对交流量进行控制,使其实际值等于给定值。 从上述讨论中可以看出,矢量控制的关键是静止坐标系和旋转坐标系之间的坐标变换,实现该变换的关键是找到两坐标系之间的夹角。 按照基准旋转坐标系的取法不同,矢量控制系统分为两类: (1)按转子位置定向的矢量控制系统 该系统的基准旋转坐标系的水平轴位于电动机转子轴线上,这时静止和旋转坐标系之间的夹角就是转子位置角。可直接从装于电动机轴上的位置检测器获得,系统简单。永磁同步电动机和无换向器电动机的矢量控制系统属于这一类。 (2)按磁通定向的矢量控制系统 该系统的基准旋转坐标系的水平轴位于电动机磁通和磁链轴线上,这时静止和旋转坐标系之间的夹角不能直接测取,需通过计算获得,系统较复杂,但易维持磁链恒定,使电动机运行经济合理。通常的同步电动机和异步电动机矢量控制系统属于这一类。 交流同步电机采用自同步控制方式,定子电流由磁场定向控制系统分解为两个独立的直流分量,即电流的转矩分量i~s_(Φ2)和磁化分量i~s_(Φ1),与直流调速相同,转矩分量
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM341

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