电力电子变流器控制系统 课件 2交流异步电机控制系统

郑常宝电力电子变流器控制系统第2页2 交流异步机调速系统2.1基于稳态模型的异步机调速系统2.1.1

异步机的机械特性和调速方法1、异步机机械特性第3页2.1基于稳态模型的异步机调速系统2.1.1

异步机的机械特性和调速方法1、异步机机械特性第4页2.1基于稳态模型的异步机调速系统2.1.1

异步机的机械特性和调速方法2、异步机调速方法按改变参数的不同，调速方法有三种：①变极对数np调速，②变频f1调速，③变转差率s调速。变转差率调速分为：转子电路串电阻调速、改变定子电压调速、滑差电机调速、绕线异步机双馈调速。定子转递给转子的电磁功率一部分转换为机械功率Pmech=(1-s)Pm，由轴输出；另一部分转换转差功率Ps=sPm。按对待转差功率的不同，调速方法有三类：转差功率不变型、转差功率馈送型、转差功率消耗型。变极对数调速和变频调速属于转差功率不变型调速，无论电机高速还是低速，转差功率不变。双馈调速属于转差功率馈送型调速，转差功率回送给电网。其它改变参数的调速方法属于转差功率消耗型调速，消耗更多转差功率获得转速的降低，调速效率低。第5页2.1基于稳态模型的异步机调速系统2.1.1

异步机的机械特性和调速方法3、异步机变压调速系统第6页2.1基于稳态模型的异步机调速系统2.1.2异步机变频调速系统1.变频调速原理(1)额定频率f1N（基频）以下变频调速第7页2.1基于稳态模型的异步机调速系统2.1.2异步机变频调速系统1.变频调速原理(2)额定频率f1N（基频）以上变频调速频率从额定频率增加时，受绝缘水平的限制定子电压不能高于额定电压，只能等于额定电压。随着频率上升，励磁磁通下降，低于额定磁通，属于弱磁调速。频率越高，磁通下降越多。允许流过电机转子电流为额定电流，磁通下降，电磁转矩Te下降。电机减弱磁通，速度增加，即弱磁升速。功率近似不变，近似为恒功率调速。2.恒压频比控制变频调速时的机械特性(1)基频以下第8页2.恒压频比控制变频调速时的机械特性(2)基频以上第9页3.变频器（1）主电路(2)PWM控制技术1）SPWM2)SVPWM（3）电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术（加）图5-21电压空间矢量1）、空间矢量的定义2）、电压与磁链空间矢量的关系图5-22旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹图5-23电压矢量圆轨迹3）PWM逆变器基本输出电压矢量图5-24基本电压空间矢量图（SA,SB

,SC）=(0,0,0)（SA,SB

,SC）=(0,1,1)（SA,SB

,SC）=(0,0,1)（SA,SB

,SC）=(1,1,0)（SA,SB

,SC）=(1,0,0)（SA,SB

,SC）=(1,0,1)（SA,SB

,SC）=(0,1,0)（SA,SB

,SC）=(1,1,1)2024/12/3154）正六边形空间旋转磁场图5-27电压空间矢量的六个扇区图5-28期望输出电压矢量的合成5）期望电压空间矢量的合成6）SVPWM的实现方法a、零矢量集中的实现方法图5-29零矢量集中的SVPWM实现b、零矢量分散的实现方法图5-30零矢量分布的SVPWM实现7)

SVPWM控制的定子磁链图5-31N=4时期望的定子磁链矢量轨迹图5-32定子磁链矢量的运动的7步轨迹图5-33N=4时实际的定子磁链矢量轨迹第23页第24页4.转速开环变频调速系统2.2 基于动态模型的异步机调速系统2.2.1 三相异步机动态数学模型研究异步电动机数学模型时，假设：①忽略空间谐波，三相绕组对称，在空间互差120o电角度，磁动势沿气隙按正弦规律分布。②忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的。③忽略铁心损耗。④不考虑频率变化和温度对绕组电阻的影响，绕组电阻恒定。第25页1.磁链方程第26页2.电压方程3.转矩方程第27页2.2.2 坐标变换1．空间矢量及三种坐标系第28页2．Clarke变换（3s/2s变换）3．Park变换4．坐标变换对谐波次数的变换第29页2.2.3 正交坐标系中的异步机动态数学模型1．αβ坐标系中异步机的微分方程第30页2．dq坐标系中异步机的微分方程第31页2.2.4旋转正交dq坐标系中异步电动机的状态方程1、以ω-is-ψr为状态变量的状态方程第32页2、以ω-is-ψs为状态变量的状态方程第33页2.2.5异步机按转子磁链定向的矢量控制系统1、按转子磁链定向dq坐标系中的异步机状态方程第34页第35页2、按转子磁链定向的异步电动机矢量控制系统第36页3.按转子磁链定向的异步机矢量控制系统电流控制第37页

4.按转子磁链定向的异步机矢量控制系统电磁转矩控制5.转子磁链的计算第38页2.2.6异步机按定子磁链定向的直接转矩控制系统1.逆变电路输出电压的矢量上通下断，s=1;下通上断，s=0，开关状态有8种。

8种状态导通的器件是（二进制数）：V4、V6、V2（000），V1、V6、V2（100），V1、V3、V2（110），V4、V3、V2（010），V4、V3、V5（011），V4、V6、V5（001），V1、V6、V5（101），V1、V3、V5（111）。第39页第40页2.按定子磁链定向的dq坐标系中的异步电动机状