牵引异步电机矢量控制原理.ppt

2008年11月28日 第15讲牵引异步电机矢量控制原理 2011年3月18日 主要内容 异步电动机动态数学模型的性质 牵引电机为什么需要矢量控制？ 交流电动机的等效直流电动机绕组物理模型 牵引电机矢量控制系统结构 异步电动机的动态数学模型 输入量：电压（电流）与频率 输出量：转速与磁通 异步电动机的电压（电流）、频率、磁通、转速之间又相互影响 所以是异步电动机是一个强耦合的多变量（多 输入、多输出）系统，同时也是一个非线性系统！ 为什么铁道车辆要采用矢量控制？ 空转/滑行 再粘着控制的需要 接触网电压、车辆重量变化时，要求电机力矩控制的响应速度要快 转差频率控制的响应速度：100~300ms 矢量控制：数十ms 有效抑制再生失效的需要 异步电机等效电路 空转发生时, 电机电流的控制（U/f一定，转差频率控制） 转差频率控制时的Torque电流和励磁电流的变化 空转发生时，电机电流控制（矢量控制） 转差频率控制与矢量控制的比较 矢量控制的基本思路 通过坐标变换，将异步电动机等效成直流电 动机，模仿直流电动机的控制策略，实现将 异步电动机像直流电动机一样的控制！ 交流电动机绕组和等效直流电动机绕组的物理模型 2. 坐标变换和变换矩阵 异步电机控制要素的分解 坐标变换 三相→两相变换（3/2变换，Clark变换） 静止→旋转变换（2s/2r变换，Park变换） 三相-两相坐标变换（3/2变换） 三相-两相变换矩阵 2. 坐标变换和变换矩阵 三相→两相变换 变换前后总功率不变，则有 两相-两相旋转变换（2s/2r变换） 牵引异步电机矢量控制框图 转矩增大一倍时的矢量控制 转矩增大一倍时的矢量控制示意图 * 直流电动机的动态数学模型只有一个输入 变量——电枢电压和一个输出变量——转 速 励磁电流（磁通）与电枢电流可分别独立控制 S N A B a b f1 f2 c d A,B 为电刷 “牵一发而动全身” 最终整定值 减少定子电流 定子电流 转矩分量 lq 一时减少 定子电流 励磁分量 ld 电动机电流 只减小定子电流 的转矩分量 相位角通过演算设定 励磁电流不变 电机电流相位 瞬时切换 等效原则：不同坐标系下，产生的磁动势完全一样！ 写成矩阵的形式： 所以： 所以： * * * *