机电能量转换 课件 ch05 坐标变换与原型电机

机电能量转换南京航空航天大学研究生优质教学资源建设项目坐标变换与原型电机第五章机电能量转换装置的运动方程分类015.1机电能量转换装置的运动方程分类5.1机电能量转换装置的运动方程分类5.1机电能量转换装置的运动方程分类5.1机电能量转换装置的运动方程分类5.1机电能量转换装置的运动方程分类5.1机电能量转换装置的运动方程分类5.1机电能量转换装置的运动方程分类采用类似方法可以得到其他3个状态变量的解析表达式，这里就不再展开。从质量块“的表达式（5.17）的推导过程可以看出，例中不算复杂的这样一个系统，采用现代控制理论方法得到其解析表达式的推导过程已经比较烦琐，对更为复杂的系统，推导工作量将会变得十分繁重。5.1机电能量转换装置的运动方程分类5.1机电能量转换装置的运动方程分类5.1机电能量转换装置的运动方程分类5.1机电能量转换装置的运动方程分类5.1机电能量转换装置的运动方程分类三相电机的气隙磁通势025.2三相电机的气隙磁通势与第3章中分析隐极电机、凸极电机一致，通常假设定子绕组或转子绕组的磁通势在气隙中呈正弦分布。对于传统的三相电机，以一对极结构为例，若其中A相绕组通人正向电流，将会在气隙磁场中形成磁通势，根据右手定则，磁通势方向5.2三相电机的气隙磁通势5.2三相电机的气隙磁通势5.2三相电机的气隙磁通势5.2三相电机的气隙磁通势综合矢量035.3综合矢量在电机系统中，坐标变换从物理意义上可以认为是用新坐标系下的虚拟绕组取代原有坐标系下的绕组，变换前后绕组对电机产生的磁作用是完全一致的，也就是说，坐标变换不是随意的，需要遵循一定的原则。在电机中，定、转子磁通势相互作用，以及磁通势与铁心之间的作用力是产生电机电磁转矩的根本原因，坐标变换可以理解为用变换之后的新绕组取代电机的原有绕组，但是要保证变换前后的磁通势要完全一样，即磁通势的大小与方向都要一样。上一节的最后，还得到电流矢量叠加与磁通势矢量叠加等效的结论。为了。讨论坐标变换的物理概念，此处以电流为例进行说明。5.3综合矢量5.3综合矢量5.3综合矢量5.3综合矢量电机常用坐标系统045.4.1ab0坐标系统5.4.1ab0坐标系统5.4.1ab0坐标系统5.4.1ab0坐标系统5.4.1ab0坐标系统5.4.1ab0坐标系统5.4.2dp0坐标系统5.2节分析了当三相绕组通人对称正弦电流时，将会产生一个旋转的气隙磁通势，其旋转速度以电角度表示就是电流角频率也就说明此时的综合矢量也以电角速度进行旋转。于是，就可以引人一个正交坐标系，使其旋转速度与综合矢量同步，即电角频率为例。这样一来，这个旋转坐标系和综合矢量保持相对静止，综合矢量长度不变时，在该坐标系的两个坐标轴上的投影将各自维持不变，即变为直流量，这对设计三相电机控制系统极为有利，这种坐标系就是如dp0坐标系。5.4.2dp0坐标系统5.4.2dp0坐标系统5.4.2dp0坐标系统5.4.3120坐标系统5.4.3120坐标系统5.4.4FB0坐标系统5.4.4FB0坐标系统5.4.5功率不变约束下的ab0变换和dq0变换5.4.5功率不变约束下的ab0变换和dq0变换5.4.5功率不变约束下的ab0变换和dq0变换5.4.5功率不变约束下的ab0变换和dq0变换电机统一理论055.5 电机统一理论第一种原型电机直流电机中的定子（励磁）磁通势与转子（电枢）磁通势在空间上保持相对静止，这与普通交流电机的定、转子磁通势特性是一致的。因此，交流电机通过坐标变换均可以等效成直流电机。从直流电机抽象出一种普遍的换向器电机就自然成为第一种原型电机模型，如图5·12所示。第一种原型电机的定子可以是凸极或隐极结构，转子上装有换向器的绕组。由于大多数电机在每对极下磁路和电路的分布完全重复，因此可用等效的两极电机来代表。在第一种原型电机中，定子上有两个绕组：直轴绕组D和交轴绕组Qa转子换向器上有正交的两对电刷，把带换向器的绕组分为直轴和交轴两个电路。两个绕组的轴线在空间上是静止的，它们中的电流分别产生在空间静止的转子直轴磁场和转子交轴磁场，并分别与定子的直轴和交轴重合。转子绕组以角速度。w逆时针旋转。转子的d、q两绕组不仅有变压器电动势，而且还有与正交磁通相对切割而产生的运动电动势。由于绕组轴线在空间上是静止的，又有运动电动势，所以d、q两绕组又称为伪静止绕组。5.5 电机统一理论5.5 电机统一理论5.5 电机统一理论5.5 电机统一理论5.5 电机统一理论5.5 电机统一理论5.5 电机统一理论5.5 电机统一理论5.5 电机统一理论5.5 电机统一理论5.5 电机统