电动机转矩转速控制机电控制工程 高钟毓.ppt

* * 机械特性 堵转转矩 最大转矩 * * * * 第八节 交流感应电动机变频调速 恒压频比调速（VVVF） * * * * 转差频率控制 条件：稳定运行时，S很小（约0.02~0.05），则可认为SX’2R ’2，则有 * * * * 条件：Φ不变→Im不变 * * 转速 控制器 电流 控制器 逆变器 电流反馈 I1* I1 Δω IM TG ω ω1 * * 第九节交流感应电动机矢量控制 数学模型 * * dq变换 * * 1.转子电压平衡方程 其中 直轴分量 交轴分量 * * 2.转子磁链方程 直轴分量 交轴分量 励磁电流 转子磁链角速度 带入电压平衡方程可得 * * 3.定子电压平衡方程 其中 直轴分量 交轴分量 式中 * * 4.电磁转矩 * * 矢量控制方案 转矩 控制器 磁链 控制器 PWM逆变器 IM TG 转速 控制器 磁链 发生器 磁链模型 * * * * * * 作用 加快电流建立速度，提高频响； 直接控制动态力矩； 保护作用，避免过电流； * * 速度环 * * * * 第五节无刷直流电动机 有刷直流电动机的缺点 换向器火花 电磁噪音 易燃、易爆 换向器寿命 易磨损 易积碳 换向器加工工艺复杂、成本高 转子散热不良 * * 工作原理 ? * * * * * * θ θ θ * * * * 2极无刷电机 4极无刷电机 * * * * * * * * 数学模型 * * * * 无刷直流电动机的转速控制 M G 给 定 速 度 速 度 控 制 器 电 流 控 制 器 功 放 电 流 反 馈 速 度 反 馈 速 度 环 电 流 环 控制逻辑 PS * * 第六节永磁同步电动机矢量控制 工作原理 * * * * * * 数学模型 三相 → 正交两相 dq变换 * * * * * * * * 矢量控制 PID PID PWM逆变器 MS PS * * 第七节交流感应电动机 原理与结构 * * * * * * 等效电路 等效为旋转的变压器 转子感应电流 折合到定子 转差率 * * * * 电磁转矩 发热 作功 * * 力矩为S的函数，且非线性 * * 机电控制工程 第三章 电动机转矩转速控制 * * 概述 内容 旋转电动机基本原理 直流电动机的原理及控制 直流无刷电动机的控制 永磁同步电动机的控制 交流感应电动机的控制 * * 第一节 旋转电动机基本原理 电磁场耦合模型 电系统 u r i 耦合 电磁场 e Tem 机械 系统 x ω Td * * 电系统 u r i 耦合 电磁场 e Tem 机械 系统 x ω Td 四端模型：电端点对选（i，ψ） 机械端点对选（Tm，θ） 独立变量对：（1）（ ψ ， θ ） （2）（i， θ） Wm磁场能量 W’ m磁场同等能量 * * e i Ni 磁动势 → H 磁场强度 → B（μH） 磁通密度 → Φ （SB） 磁通 → Ψ （ Φ N） 磁链 * * e i * * e1 i1 e2 i2 磁场能量 * * e1 i1 e2 i2 i1≠0，互感项 * * 为使Tm ≠0，必须使上式中至少一个L或M 对θ的导数≠0 因此有两类电动机： （1）L固定，M可变——固定磁阻电动机（至少两个回路） （2）M固定，L可变——变磁阻电动机（一个回路即可） * * u1 u1 u 固定磁阻电动机 变磁阻电动机 * * 互感电动势 自感电动势 速度电动势 （反电动势） * * 能量守恒方程 旋转一周后状态复原 * * 转矩与电压平衡方程 * * 第二节 直流电动机原理和特性 工作原理 ? * * * * 线圈多到一定程度时 * * 线圈多到一定程度时 * * 转矩平衡方程 电压平衡方程 * * 静态特性 * * Tm ω Tb1 ω01 ua1 Tb2 ω02 ua2 Tb3 ω03 ua3 ua ω Td＝0 Td1 ua1 Td2 ua2 * * 动态特性 * * * * * * * * 第三节 直流电动机驱动电路 自学 * * 第四节直流电动机转矩转速控制 直流电动机转速（转矩）控制的一般形式 * * 电流环 设 并令 * * * * 则 * * 只和J有关，与Ta和Ke无关