电力拖动自动控制系统--运动控制系统第4版 教学课件 ppt 作者 阮毅 陈伯时_ 第五章
第一节 1.系统结构 2.起动过程 3.加载过程 第二节1.磁链方程 2.电压方程 3.转矩方程 4.运动方程 第三节1.异步电动机三相原始模型的非线性强耦合性 2.异步电动机三相原始模型的非独立性,第五章,图5-42 按恒值控 制的=f()特性,图5-43 定子电压补偿恒/ 控制的电压-频率特性,1.系统结构,图5-44 转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统结构原理图,2.起动过程,与直流调速系统相似，起动过程可分为转矩上升、恒转矩升速与转速调节三个阶段：在恒转矩升速阶段内，转速调节器ASR不参与调节，相当于转速开环，在正反馈内环的作用下，保持加速度恒定；转速超调后，ASR退出饱和，进入转速调节阶段，最后达到稳态。,3.加载过程,1)转差频率控制系统是基于异步电动机稳态模型的，所谓的“保持磁通m恒定”的结论也只在稳态情况下才能成立。 2)Us=f(1,Is)函数关系中只抓住了定子电流的幅值，没有控制到电流的相位，而在动态中电流的相位也是影响转矩变化的因素。 3)在频率控制环节中，取1=s+，使频率1得以与转速同步升降，这本是转差频率控制的优点。,3.加载过程,图5-45 转速闭环转差频率控 制的变压变频调速系统静态特性,4)不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。,图6-1 三相异步电动机的物理模型,1.异步电动机三相原始模型的非线性强耦合性,从6.2.1节分析的异步电动机三相动态模型可见，非线性耦合在电压方程、磁链方程与转矩方程中都有体现。既存在定子和转子间的耦合，也存在三相绕组间的交叉耦合。旋转电动势和电磁转矩中都包含变量之间的乘积，这是非线性的基本因素，由于定转子间的相对运动，导致其夹角不断变化，使得互感矩阵Lsr和Lrs均为非线性变参数矩阵。所有这些，都使异步电动机成为高阶、非线性、强耦合的多变量系统。,2.异步电动机三相原始模型的非独立性,图6-2 二极直流电动机的物理模型 F励磁绕组 A电枢绕组 C补偿绕组,2.异步电动机三相原始模型的非独立性,图6-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型,2.异步电动机三相原始模型的非独立性,图6-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系的物理模型,2.异步电动机三相原始模型的非独立性,图6-5 三相坐标系和两相正 交坐标系中的磁动势矢量,2.异步电动机三相原始模型的非独立性,图6-6 静止两相正交坐标系和旋转正 交坐标系中的磁动势矢量,1.定子绕组和转子绕组的3/2变换,对静止的定子三相绕组和旋转的转子三相绕组进行相同的3/2变换，变换后的定子两相正交坐标系静止，而转子两相正交坐标系则以的角速度逆时针旋转，如图6-7a所示,2.静止两相正交坐标系中的矩阵方程,图6-7 定子、转子坐标系到静止两相正交坐标系的变换 a)定子、转子坐标系 b)静止两相正交坐标系,2.静止两相正交坐标系中的矩阵方程,图6-8 定子、转子坐标系到旋转正交坐标系的变换 a)定子、转子坐标系 b)旋转正交坐标系,1. dq坐标系中的状态方程,图6-9 以-为状态变量在dq坐标系中的动态结构图,2. 坐标系中的状态方程,图6-10 以-为状态变量在坐标系中的动态结构图,1. dq坐标系中的状态方程,图6-11 以-为状态变量在dq坐标系中的动态结构图,2. 坐标系中的状态方程,图6-12 以-为状态变量在坐标系中的动态结构图,1.异步电动机仿真模型,图6-13 坐标系异步电动机仿真模型,1.异步电动机仿真模型,图6-14 三相异步电动机仿真模型,2.三相异步电动机的仿真,图6-15 异步电动机空载起动和加载过程的转速仿真,2.三相异步电动机的仿真,图6-16 异步电动机稳态电流的仿真结果,2.三相异步电动机的仿真,图6-17 静止正交坐标系与按转子 磁链定向的同步旋转正交坐标系,2.三相异步电动机的仿真,图6-18 按转子磁链定向的异步电动机动态结构图,2.三相异步电动机的仿真,图6-19 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型,2.三相异步电动机的仿真,图6-20 矢量控制系统原理结构图,2.三相异步电动机的仿真,图6-21 简化后的等效直流调速系统,2.三相异步电动机的仿真,图6-22 电流闭环控制后的系统结构图,2.三相异步电动机的仿真,图6-23 三相电流闭环控制的矢量控制系统结构图,2.三相异步电动机的仿真,图6-24 定子电流励磁分量和转矩分量闭环控制的矢量控制系统结构图,2.三相异步电动机的仿真,图6-25 转矩闭环控制的矢量控制系统结构图,2.三相异步电动机的仿真,图6-26 转矩闭环的矢量控制系统原理框图,2.三相异步电动机的仿真,图6-27 带除法环节的矢量控制系统结构图,2.三相异步电动机的仿真,图6-28 带除法环节的矢量控制系统原理框图,1.计算转子磁链的电流模型,(1)在坐标系上计算转子磁链的电流模型 (2)在mt坐标系上计算转子磁链的电流模型,(1)在坐标系上计算转子磁链的电流模型,图6-29 在坐标系上计算转子磁链的电流模型,(2)在mt坐标系上计算转子磁链的电流模型,图6-30 在mt坐标系上计算转子磁链的电流模型,2.计算转子磁链的电压模型,1)用定子电流转矩分量i*和转子磁链*计算转差频率给定信号*，即 2)定子电流励磁分量给定信号i*和转子磁链给定信号*之间的关系是靠,2.计算转子磁链的电压模型,图6-31 计算转子磁链的电压模型,2.计算转子磁链的电压模型,图6-32 磁链开环转差型矢量控制系统,
