第3章电动机转矩转速控制(3)

1、 3 PWM PWM 放大器中的一些特殊问题放大器中的一些特殊问题 （1 1）功率管的选择）功率管的选择 3.3.3 3.3.3 晶闸管驱动器晶闸管驱动器a( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )aa aaaaeemt aemddituR itLEtdtEtKtTtK itdtJTtBtTtdt 3.4.1 3.4.1 电流环电流环 3.4.2 3.4.2 速度环速度环/( )( )( )/11/( )( )1vemavdvfevtmfavdmvtKKT sRsUsT sK KKK KT sKRUsT sT sK K式中：0mmvTTK211( )( )( )11Va

2、VVdfmVVVtVT sRT ssUsTsKT T sT sK K T s 3.5.13.5.1工作原理工作原理 3.5.2 3.5.2 数学模型数学模型 电磁转矩 反电动势反电动势2emmr at aTpiK imrmrdeppdt 三相定子绕组的电压平衡方程三相定子绕组的电压平衡方程123111213222312333sssssssssssssssdididiuRiLMMedtdtdtdididiuRiLMMedtdtdtdididiuRiLMMedtdtdt 由于三相对成电动机中 因此， 则有1230sssiii123()sssM iiMi 111122223333()()()ssss

3、sssssdiuRiL MedtdiuRiL MedtdiuRiL Medt如果两个同时导通的绕组电压相加，用电源电压如果两个同时导通的绕组电压相加，用电源电压 和电源电流和电源电流 表示，则表示，则auaiddaaa aaeiuR iLKt02()2()2aaemremdRRRLLMKpdJTTdt式中：转子轴上的转矩平衡方程为： 3.5.3 无刷直流电动机调速系统 变频器、无刷直流电机、位置和转速检测装置以及控制电路。 控制电路包括典型的速度和电流控制器、PWM脉宽调制以及逻辑控制单元。 逻辑控制单元主要作用是负责电动机四象限运行时的转矩方向。 输入信号：速度控制器的状态判别信号、PWM信

4、号、转子位置传感器信号等。 PWM作为译码器的选通信号，控制电压正负极性信号和转子位置传感器信号作为译码地址。 译码器输出经过逻辑门产生逆变器的开关信号，并满足逻辑关系如下： 3.6 永磁同步电动机矢量控制 3.6.1 工作原理112131coscos(120 )cos(240 )sAsAsAiitiitiit123jsssssiiiii e定子合成电流 3.6.2 数学模型 主极中心轴线称直轴（主极中心轴线称直轴（d d 轴），与主极轴），与主极轴线正交（空间上相差轴线正交（空间上相差90900 0电角度）的轴电角度）的轴线称交轴（线称交轴（q q 轴）轴） 在在d qd q坐标系中，与定子

5、绕组交链的磁链可以表示为坐标系中，与定子绕组交链的磁链可以表示为 由于转子坐标系以角速度由于转子坐标系以角速度 旋转，旋转， 的时间变的时间变化率可以表示为化率可以表示为cossin(1)sincosdabqabiiiiii(2)dqrLijLi ddt(3)djdtt将式（将式（2 2）代入式（）代入式（3 3），可得定子绕组上的感应电动势为），可得定子绕组上的感应电动势为于是，按于是，按dqdq坐标分解，定子绕组的电压平衡方程可以列写为坐标分解，定子绕组的电压平衡方程可以列写为直轴分量交轴分量电磁转矩 转矩平衡方程 ()()(4)qdqdrdiddieLL ij LL idtdtdt (5

6、)dddqdiLRiuLidt(6)qqqeddiLRiuKL idt(8)emt qTK i(8)emddJTTdt如果通过控制跟转子磁链同相的电压分量ud ，使得id = 0，那么，永磁同步电动机的电压平衡方程和电磁转矩方程则退化为：这同直流电动机的电枢电压平衡方程几电磁转矩方程一样。(10)qqqeemt qdiLRiuKdtTK i 3.6.3 矢量控制1231121311,3/ 2cos,cos(120 ),cos(240 )3|,2| cos|sinsssabsAsAssAasbsiiiiiiitiitiAtiitiiii由到的坐标变换实现如下计算已知：幅角=等价的双相定子电流为：

7、 由ua， ub到us1， us2 ， us3 的2/3坐标变换计算22110203|tan2|cos32|cos(120 )32|cos(240 )3sabssssssuUUuuuuuubau可得模，幅角 ,u等价三相电压为： 3.7 交流感应电动机原理与特性 3.7.1 原理结构 3.7.2 等效电路 3.7.3 电磁转矩公式222121222212221112222221111122211123 |3423 |()111,( ),:3|( ) |( )3:( )( )mmmmmmmmmRISESRRS XRZRjXZSjXZRjXSRZUF SUS Z ZZZZSRZF SS Z ZZZ

8、ZSememem根据电动机能量平衡原理：T参考图T引入得电磁转矩公式T其中 3.7.4 机械特性 1. 堵转转矩 2. 最大转矩212222122212221223 |,()3 |:()ESRRS XESRRXemb令S=1,代入 T可得堵转转矩T12122222212222111221,/0,3|,/()3|322UTSESRRXRS XEEXL 1emmaxmax设E为常量令代入 T解得S再代入电磁转矩公式得最大转矩为:T 3.8 交流感应电动机变频调速 3.8.1 恒压频比变频调速 3.8.2 转差频率控制21222122221maxmax221max3,()/ ()0,32ERRLdRETLL emem考虑精确的转矩公式:T绘出如右图曲线由dT可解得和