主角有矢量控制的小说

矢量控制方式分析

矢量控制

矢量控制是变频器调速控制的一种方式，一般常用的U/f控制比较简单，机械特性硬度也较好，能够满足一般的平滑调速要求，但是这种控制在低频时由于U较小，定子阻抗压降的分量比较显著，不能再忽略，另外其输出量最大转距随着f的降低而减小，最大转距大小将限制调速系统的带载能力，当转距增大到最大值以后，特性就弯下了，也就是说其机械特性是非线性的，而不能像直流电机一样是线性的，换句话说其动态转距能力和静态调速转距都还是不尽人意，如果对系统静态调速性能要求较高则只有采用矢量变频控制调速的方法。过程如下：速度给定信号和速度反馈信号经过控制器综合，产生类同于直流电机励磁电流的给定信号和电枢电流给定信号，经过反旋转变换得到Idc和Ibl，再经过二相/三相变换得到iA iB iC，把这三个电流控制信号由控制器直接得到的频率控制信号加到带电流控制的变频器上，就可以输出异步电动机调速所需的三相变频电流。

由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。上世纪70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理

异步电动机矢量控制调速系统

一. 矢量控制调速系统的基本思路

从电动机运动方程来看，唯一能影响转速的就是转矩，所以要想 获得良好的调速性能，必须能够很好的控制电动机的转矩。这样看来，电机调速的关键在于控制转矩。

前面我们系统的分析了直流调速系统，直流调速系统之所以具有优良的调速性能，是因为定子励磁电流和电枢电枢电流这两个参数可以分别由电动机的励磁回路和电枢回路独立产生，且空间正交，是两个可以独立控制的变量。忽略磁路的饱和等非线性因素，只要控制定子励磁电流，使磁通恒定，则电磁转矩就正比于电枢电流，当负载转矩变化时，只要调节电枢电流就可以获得满意的动态性能。

对于异步电动机而言，情况就变得很复杂了。异步电动机电磁转矩与多个系统变量有关，而且他们之间相互联系，耦合紧密，所以电磁转矩很难精确控制。这与电动机本身的结构有关，电机中绕组相互耦合交叉，彼此之间的联系很强，定转子之间又有相对运动，导致电机成为一个高阶的时变的非线性系统。

经过对比可以发现，直流电动机的优良调速性能可归结为物理量之间解耦比较彻底，可以分别单独控制。而反观异步电动机，电机中物理量耦合程度强，相互联系，控制起来就很复杂。

模仿直流电动机的调速方法，异步电动机的数学模型在同步旋转坐标

电力电子系统仿真作业

矢量控制的PI调节

1矢量控制的基本概念

从直流电机调速原理知道，改变Ff（即励磁电流if）或Fa（即电枢电流ia）的大小，都能调节直流电机的转速n.当Ff和Fa垂直时，如果忽略电枢反应对磁路饱和的影响，单独改变Ff或Fa，可以做到互不影响，这样就可以通过改变其中的一个磁动势独立调节转速，使直流电机具有较理想的调速特性。这种互不影响特性称为Ff或Fa之间的解耦控制。这种调速的方法称为矢量控制法。对于同步电机，我们只要站在同步电机转子上来观察和处理Fa和Ff，即我们通常使用的将静止坐标变换到同步旋转坐标来分析，所以我们完全可以将控制直流电机的方法，即所谓的矢量控制，用到交流电机上。在矢量控制中，不用磁动势来进行分析运算，而用它产生的电流或者电动势、电压进行分析运算。

2 坐标变换

2.1三相-两相（3/2）变换或两相-三相（2/3）变换

如图2.1，本来电枢磁动势Fa是由定子三相交流电流产生的，现在等效为以同步速旋转的直流电流ia产生的。这就需要进行各有关物理量之间的变换。从图2.1可以看出ia在以同步速旋转的M、T坐标系里有两个变量，即iM和iT，而定子三相交流电流有三个变量，ia、ib和ic。由于定子绕组与定子电流均为

第四节 基于动态模型按转子磁链定向的 矢量控制系统 本节提要 坐标变换的基本思路 矢量控制系统的基本思路 按转子磁链定向的矢量控制方程及其解

耦作用 转子磁链模型 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统— —直接矢量控制系统

一、 坐标变换的基本思路 直流电机的物理模型 直流电机的数学模型比较简单，先分析 一下直流电机的磁链关系。图5-1中绘出了 二极直流电机的物理模型，图中 F为励磁 绕组，A 为电枢绕组，C 为补偿绕组。 F 和 C 都在定子上，只有 A 是在转子上。 把 F 的轴线称作直轴或 d 轴(direct axis),主磁通 的方向就是沿着 d 轴的； A和C的轴线则称为交轴或q 轴(quadrature axis)。

q电枢绕组励磁绕组

A

ia

F if

d

补偿绕组

ic

C图5-1 二极直流电机的物理模型

主极磁场在空间固定不动；由于换向器 作用，电枢磁动势的轴线始终被电刷限定 在 q 轴位置上，其效果好象一个在 q 轴上 静止的绕组一样。 但它实际上是旋转的，会切割 d 轴的磁 通而产生旋转电动势，这又和真正静止的 绕组不同，通常把这种等效的静止绕组称 作“伪静止绕组”(pseudo - stationary coils)。

第四节 基于动态模型按转子磁链定向的 矢量控制系统 本节提要 坐标变换的基本思路 矢量控制系统的基本思路 按转子磁链定向的矢量控制方程及其解

耦作用 转子磁链模型 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统— —直接矢量控制系统

一、 坐标变换的基本思路 直流电机的物理模型 直流电机的数学模型比较简单，先分析 一下直流电机的磁链关系。图5-1中绘出了 二极直流电机的物理模型，图中 F为励磁 绕组，A 为电枢绕组，C 为补偿绕组。 F 和 C 都在定子上，只有 A 是在转子上。 把 F 的轴线称作直轴或 d 轴(direct axis),主磁通 的方向就是沿着 d 轴的； A和C的轴线则称为交轴或q 轴(quadrature axis)。

q电枢绕组励磁绕组

A

ia

F if

d

补偿绕组

ic

C图5-1 二极直流电机的物理模型

主极磁场在空间固定不动；由于换向器 作用，电枢磁动势的轴线始终被电刷限定 在 q 轴位置上，其效果好象一个在 q 轴上 静止的绕组一样。 但它实际上是旋转的，会切割 d 轴的磁 通而产生旋转电动势，这又和真正静止的 绕组不同，通常把这种等效的静止绕组称 作“伪静止绕组”(pseudo - stationary coils)。

永磁同步电机的矢量控制原理

交流永磁同步电机采用的是正弦波供电方式，它可以消除方波电流突变带来的转矩脉动，其运行稳，动，静态特性好，但控制也比无刷直流电机复杂，需要采用矢量控制技术。

正弦波与方波的区别在与正弦波电流的瞬时值随着相位的变化。交流永磁同步电机的理想状态是：能在转子磁场强度为最大值的位置上，使定子绕组的电流也能够达到最大值，这样电机便能够在同样的输入电流下获得最大的输出转矩。为了实现这一目的，就必须对定子电流的幅值与相位同时进行控制。幅值与相位构成了电流矢量，因此，这种控制称为“矢量控制”。

为了对交流电机实施矢量控制，首先需要建立电机的数学模型。根据矢量控制的理论，交流永磁同步电机的数学模型可以按照以下步骤建立。

① 将三相定子电流合成为统一的合成电流。

② 将定子合成电流分解为两相正交流电，完成电流的3-2变换。

③ 将定子坐标系中的两相正交流电转换到定子坐标系上。 ④在转子坐标系中定子电流平衡方程。

⑤根据转子磁场与定子电流的正交分量建立电机的运行方程。

永磁同步电机矢量控制原理

1.永磁同步电动机简介

永磁式同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高，和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和其他类型交流电动机相比，它由于没有励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比较大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；但它与异步电机相比，也有成本高、起动困难等缺点。和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制，因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。近些年，人们对它的研究也越来越感兴趣，在医疗器械、化工、轻纺、数控机床、工业机器人、计算机外设、仪器仪表、微型汽车和电动自行车等领域中都获得应用。

1.1 永磁同步电机系统的结构

永磁同步电机的基本组成：定子绕组、转子、机体。定子绕组通过三相交流电，产生与电源频率同步的旋转磁场。转子是用永磁材料做成的永磁体，它在定子绕组产生的旋转磁场的作用下，开始旋转。

2.坐标变换

2.1 坐标变换

坐标变换，从数学角度看，就是将方程中原来的一组变量，用一组新的变量来代替。线性变换是指这种新旧变量之间存在线性关系。电动机中用到的坐标变

基于转矩矢量控制的开关磁阻电机控制系统

摘要 本文提出了一种基于瞬时电流控制的抑制开关磁阻电机转矩脉动的微步控制策略。设计了以TMS320LF2407为主控制器的开关磁阻电机控制系统。给出了系统的硬件电路和软件框图。采用最新的转矩矢量控制策略,有效地抑制了转矩脉动。仿真实验结果表明:本系统硬件简单、实用性好、具有良好的动态和静态特性。

关键词 SR电机;DSP控制器;电动汽车

0 引言

开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)是在磁阻电动机的基础上发展起来的一种高性能机电一体化电机,以其结构简单坚固、成本低廉、工作可靠、耐高温等优点,又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得良好的可控性,已经在许多领域得到了应用。

但是,开关磁阻电动机最主要的缺点就是转矩脉动,它不仅直接影响着驱动系统的输出特性,而且还将不可避免加重电动机本身的振动和增加电动机运行时的噪声。因此,开关磁阻电动机转矩脉动抑制的研究一直受到人们的重视。文献[1]将模糊推理与神经网络有机结合起来,利用它的模糊规则和自学习能力,得到优化的期望相电流,从而实现电动机的低转矩脉动控制。但是控制方案复杂,难以实现实时控制,且控制性能与模糊规则和样本的选取

基于转矩矢量控制的开关磁阻电机控制系统

摘要 本文提出了一种基于瞬时电流控制的抑制开关磁阻电机转矩脉动的微步控制策略。设计了以TMS320LF2407为主控制器的开关磁阻电机控制系统。给出了系统的硬件电路和软件框图。采用最新的转矩矢量控制策略,有效地抑制了转矩脉动。仿真实验结果表明:本系统硬件简单、实用性好、具有良好的动态和静态特性。

关键词 SR电机;DSP控制器;电动汽车

0 引言

开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)是在磁阻电动机的基础上发展起来的一种高性能机电一体化电机,以其结构简单坚固、成本低廉、工作可靠、耐高温等优点,又在高度发展的电力电子和微机控制技术的支持下获得良好的可控性,已经在许多领域得到了应用。

但是,开关磁阻电动机最主要的缺点就是转矩脉动,它不仅直接影响着驱动系统的输出特性,而且还将不可避免加重电动机本身的振动和增加电动机运行时的噪声。因此,开关磁阻电动机转矩脉动抑制的研究一直受到人们的重视。文献[1]将模糊推理与神经网络有机结合起来,利用它的模糊规则和自学习能力,得到优化的期望相电流,从而实现电动机的低转矩脉动控制。但是控制方案复杂,难以实现实时控制,且控制性能与模糊规则和样本的选取

存档日期： 存档编号：

本科生毕业设计（论文）

论 文 题 目： 异步电机矢量控制系统设计

姓 名： 刘成成 学 院： 电气工程及自动化学院 专 业： 自动化 班 级 、 学 号： 08电51 08285008 指 导 教 师： 甘良志

江苏师范大学教务处印制

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摘 要

目前广泛研究应用的异步电机调速技术有恒压频比控制方式、矢量控制、直接转矩控制等。本论文中所讨论的是异步电机矢量控制调速法，相对于恒压频比控制和直接转矩控制，它有优秀的动态性能和低速性能，还有其调速范围宽的优点。

在给出异步电动机的矢量控制原理的同时，一并给出了矢量变换实现的步骤，解释了三相异步电动机数学模型的解耦方法。在论述了三相异步电功机的磁场定向原理之后，又介绍了转子磁链计算方法并设计了转子磁链观