19 按转子磁链定向的矢量控制1
2 dism Lm Rs L2 R L usm r r m r i i sm 1 st dt Ls LrTr Ls L2 Ls r 2 dist Lm Rs L2 R L ust r r m r i i st 1 sm dt Ls Lr Ls L2 Ls r
(6-81)
7
等效电枢电流和励磁电流
由
d rt Lm (1 ) r ist 0 dt Tr
Lm 1 ist Tr r
(6-60)
导出mt坐标系的旋转角速度
mt 坐标系旋转角速度与转子转速之差定义 为转差角频率
Lm s 1 ist Tr r
电力拖动自动控制系统 —运动控制系统
第6章
基于动态模型的异 步电动机调速系统
1
内容提要
通过坐标变换研究定子电压空间矢量与转 子磁链的关系 将旋转坐标按转子磁链定向，使两者同步 化简后的方程与直流电机模型的相似性 利用坐标变换后的模型设计控制器
2
6.6异步电动机按转子磁链定 向的矢量控制系统
由于变换的是矢量，所以这样的坐标变
换也可称作矢量变换，相应的控制系统 称为矢量控制（ Vector Control 简 称 VC ） 系 统 或 按 转 子 磁 链 定 向 控 制 （ Flux Orientation Control 简称 FOC）系统。
3
6.6.1按转子磁链定向的同步 旋转正交坐标系状态方程
12
图6-19 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型
13
在按转子磁链定向坐标系中计算定子电流励磁分 量和转矩分量给定值，经过反旋转变换2r/2s和 2/3变换得到三相电流。 通过电流闭环的跟随控制，输出异步电动机所需 的三相定子电流。
图6-20 矢量控制系统原理结构图
14
忽略变频器可能产生的滞后，认为电流跟 随控制的近似传递函数为 1 ，且 2/3 变换 与电动机内部的 3/2变换环节相抵消，反 旋转变换2r/2s与电动机内部的旋转变换 2s/2r 相抵消，则图 6-20 中虚线框内的 部分可以用传递函数为1的直线代替。 矢量控制系统就相当于直流调速系统，在 静、动态性能上可以与直流调速系统媲美。
10
通过按转子磁链定向，将定子电流分解为励 磁分量和转矩分量，转子磁链仅由定子电流 励磁分量产生，电磁转矩正比于转子磁链和 定子电流转矩分量的乘积，实现了定子电流 两个分量的解耦。 在按转子磁链定向同步旋转正交坐标系中的 异步电动机数学模型与直流电动机动态模型 相当。
11
6.6.2按转子磁链：转矩、转速动态响应快
25
方法二：
②将检测到的三相电流施行3/2变换和旋转变 换，得到mt坐标系中的电流反馈值，采用PI 调节软件构成电流闭环控制，电流调节器的 输出为mt坐标系中定子电压给定值。 反旋转变换得到静止两相坐标系的定子电压 给定值，再经SVPWM控制逆变器输出三相 电压。
15
图6-21 简化后的等效直流调速系统
16
电流闭环控制后系统结构图
转子磁链环节为稳定的惯性环节，可以采用闭
环控制，也可以采用开环控制方式；而转速通 道存在积分环节，必须加转速外环使之稳定。
图6-22 电流闭环控制后的系统结构图
17
电流闭环控制方法
常用的电流闭环控制有两种方法：
①将定子电流励磁分量和转矩分量给定值施 行2/3变换，得到三相电流给定值，采用电流 滞环控制型PWM变频器，在三相定子坐标系 中完成电流闭环控制。
mt坐标系中的状态方程
2 np d n p Lm ist r TL dt JLr J d r 1 L r m ism dt Tr Tr 2 dism Lm Rs L2 R L usm r r m r ism 1ist 2 dt Ls LrTr Ls Lr Ls 2 dist Lm Rs L2 R L ust r r m r ist 1ism 2 dt Ls Lr Ls Lr Ls
(6-83)
8
mt坐标系中的电磁转矩表达式
Te
n p Lm Lr
ist r
(6-84)
定子电流励磁分量 ism
定子电流转矩分量
i st
9
如果磁链保持不变由6-81得
r =ism Lm
从而得到电压与电流的关系
usm =Rsism 1 Lsist dist ust 1Lsism Rsist Ls dt
将静止正交坐标系中的转子磁链旋转矢量写 成复数形式
ψ r r j r r e
jarctg
r r
r e j
旋转正交dq坐标系的一个特例是与转子磁 链旋转矢量同步旋转的坐标系。令d轴与转 子磁链矢量重合，称作按转子磁链定向的同 步旋转正交坐标系，简称mt坐标系。
4
1
t
r
r
m
0
r
图6-17 静止正交坐标系与按转子磁链定向的同 步旋转正交坐标系
5
m轴与转子磁链矢量重合 rm rd r rt rq 0 为了保证m轴与转子磁链矢量始终重合，还 必须使 d rt d rq 0 dt dt
6
26
图6-24 定子电流励磁分量和转矩分量闭环控制的矢量 控制系统结构图
27
系统实现
28
矢量控制模块内部结构
29
18
方法一：
图6-23 三相电流闭环控制的矢量控制系统结构图
19
电流滞环矢量控制的仿真
20
矢量控制异步电机传动系统内部结构 电源采取直-交-直结构
21
转速控制器：计算给定磁链和转矩
22
2
矢量控制系统内部结构 磁链观测、励磁电流计算、电枢电流 计算、矢量变换、CFPWM
23
电流跟踪PWM模块
按照转子磁链定向的矢量控制系统仿真
按照转子磁链定向的矢量控制系统仿真1. 矢量控制技术概述异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，其控制十分复杂。
矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。
将异步电动机的异步电动定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量 (励磁电流) 和产生转矩的电流分量 (转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。
ω图1 带转矩内环节磁链闭环的矢量控制系统结构图2. 几个关键问题：● 转子磁链函数发生器根据电机的调速范围和给定的转速信号，在恒转矩范围内恒磁通调速、转子磁通保持额定磁通；在恒功率范围内弱磁调速，转子磁通随转速指令的增大而减小。
转子磁链函数发生器用来产生磁链大小信号。
这里采用下面的曲线。
转子磁链的幅值一般为1。
● 转子磁链的观测与定向转子磁链的观测模型主要有二种：（1） 在两相静止坐标系上的转子磁链模型电机的定子电压和电流由传感器测得后，经过3S/2S 变换，再根据异步电机在两项静止坐标系下的数学模型，计算转子磁链的大小。
()r αm s αr r βr 11L i T T p ψωψ=-+ ()r βm s βr r αr 11L i T T p ψωψ=++ （2） 按磁场定向两相旋转坐标系上的转子磁链模型三相定子电流 iA 、 iB 、iC 经3/2变换变成两相静止坐标系电流 is α 、 is β ，再经同步旋转变换并按转子磁链定向，得到M ，T 坐标系上的电流 ism 、ist ，利用矢量控制方程式m st1s r rL i T ωωωψ-==mr smr 1L i T p ψ=+可以获得 ψr 和 ωs 信号，由ωs 与实测转速 ω 相加得到定子频率信号ω1，再经积分即为转子磁链的相位角ϕ ，它也就是同步旋转变换的旋转相位角。
电力拖动自动控制系统复习题及答案
电力拖动自动控制系统复习题及答案一、基础题1、反馈控制系统的作用是：抵抗扰动，服从给定。
2、带比例放大器的反馈控制闭环调速系统是有静差的调速系统，采用比例积分（PI）调节器的闭环调速系统是无静差的调速系统。
3、实际上运算放大器的开环放大系数并不是无穷大，特别是为了避免零点飘移而采用准IP调节器。
4、对于调速系统，最重要的动态性能是抗扰性能，主要是抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。
5、调速系统的动态指标以抗扰性能为主，而随动系统的动态指标则以动态跟随性能为主。
6、超调量的表达式为：δ＝(Cmax－C∞)/C∞×100％。
7、在基频以下，磁通恒定时转矩也恒定，属于恒转矩调速性质，而在基频以上，转速升高时转矩降低，属于恒功率调速。
8、当电动机由三相平衡正弦电压供电时，磁链幅值一定时，u S 的大小与电压角频率δ1 成正比，其方向则与磁链矢量正交。
9、调速系统的动态性能就是抵抗扰动的能力。
10、抗扰性能是反馈控制系统最突出的特征之一。
11、转速反馈闭环调速系统的精度信赖于给定和反馈检测精度。
12、比例调节器的输出只取决于输入偏差量的现状；而积分调节器的输出则包含了输入偏差量的全部历史。
13、在起动过程中转速调节器ASR经历了快速进入饱和、饱和、退饱和、三种情况。
14、自动控制系统的动态性能指标包括：跟随性能指标和扰动性能指标。
15、动态降落的表达式为：(△Cmax/Cb) ×100％。
16、基频以上变频调速属于恒功率调速。
17、异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
18、两种最基本的直流调速方式为：调压调速方式和弱磁调速方式。
19、在典型II型系统性能指标和参数的关系分析中，引入了h，h 是斜率为–20dB/dec的中频段的宽度，称作中频宽。
20、Ws*＋W =W1* 是转差频率控制系统突出的特点或优点。
21、异步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成。
按转子磁链定向的矢量控制系统仿真研究
图 1 带转矩内环磁链闭环的矢量控制结构图 转子磁链反馈信号包含了转子磁链的大小
和位置，转子磁链的观测模型主要有二种[3]： （1）在两相静止坐标系的模型。定子电压和
电流由传感器测得后，经过 3s/2s 变换，根据异
图 3 调节器的内部结构 Transformation dq0_to_abc 模 块 将 上 一 级
按Ã转ÁÅÂÄ子磁链定向ÂÁ的Ã矢量Á控制系统仿真研究 科 技 论 坛
郭 瑞 王庆贤 （兰州交通大学自动化与电气工程学院，甘肃 兰州 730070）
摘 要：详细分析矢量控制系统对异步电机电磁转矩实时控制的原理，构建带转矩内环磁链闭环按照转子磁链定向矢量控制结构，对系统的各 部分进行了详细的阐述。利用仿真工具建立了仿真模型，结果表明该方法实现电磁转矩控制，达到良好的调速性能。
图 10 调速过程中的电流波形
20%，减速过程的快速性良好。在 3s 时刻加速 过程平滑，基本无冲击。
10%，转速也能良好的跟随给定值。整个调速过
5 结论
程中的电磁转矩指令值如图 6、图 7 为其响应，
矢量控制是一种优良的控制策略，带转矩
可以看出，系统对电磁转矩的控制是有效的。 内环磁链闭环矢量结构，得益于直接对转矩和
2.3.2 采集节点对总线命令的响应 控制管理计算机作为数据采集系统的主节 点，可向各节点发送总线命令。总线命令包括总 线检测或总线切换等。采集节点作为从节点，两 路总线的 eCAN 模块均设置有特定 ID 的邮箱 接受总线命令，这些邮箱始终使能，在收到数据 后可立即产生邮箱中断。不论命令从哪条总线 上传来，采集节点均能够进行响应。 若为总线切换命令，则调用相应函数，复位 当前总线，切换到另一总线。另外，为了便于恢 复通信，主节点在正常通信时，需将当前的邮箱 通信状况记录下来，包括正在发送和待发送的 信息。读该表即可获取系统原来进行的任务，实 现原来通信任务的可靠切换。其他从节点则只 需在复位后等待主节点重新请求数据即可。 总线检测则是主节点随机的向总线上的从 节点发送远程帧，从节点收到后，将自己的节点
按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用电动机
按转子磁链定向的矢量把握方程及其解耦作用 - 电动机问题的提出上述只是矢量把握的基本思路，其中的矢量变换包括三相/两相变换和同步旋转变换。
在进行两相同步旋转坐标变换时，只规定了d，q 两轴的相互垂直关系和与定子频率同步的旋转速度，并未规定两轴与电机旋转磁场的相对位置，对此是有选择余地的。
按转子磁链定向现在d轴是沿着转子总磁链矢量的方向，并称之为 M（Magnetization）轴，而 q 轴再逆时针转90°，即垂直于转子总磁链矢量，称之为 T （Torque）轴。
这样的两相同步旋转坐标系就具体规定为 M，T 坐标系，即按转子磁链定向（Field Orientation）的坐标系。
当两相同步旋转坐标系按转子磁链定向时，应有按转子磁链定向后的系统模型代入转矩方程式（6-113）和状态方程中并用m，t替代d，q，即得由于，状态方程中的式（6-132）蜕化为代数方程，整理后得转差公式这使状态方程降低了一阶。
由式（6-131）可得按转子磁链定向的意义式（6-136）或式（6-137）表明，转子磁链仅由定子电流励磁重量产生，与转矩重量无关，从这个意义上看，定子电流的励磁重量与转矩重量是解耦的。
式（6-136）还表明，与之间的传递函数是一阶惯性环节，时间常数为转子磁链励磁时间常数，当励磁电流重量突变时，的变化要受到励磁惯性的阻挠，这和直流电机励磁绕组的惯性作用是全都的。
式（6-136）或（6-137）、（6-135）和（6-129）构成矢量把握基本方程式，依据这些关系可将异步电机的数学模型绘成图6-54中的形式，图中前述的等效直流电机模型（见图6-52）被分解成和两个子系统。
可以看出，虽然通过矢量变换，将定子电流解耦成和两个重量，但是，从和两个子系统来看，由于同时受到和的影响，两个子系统照旧是耦合着的。
电流解耦数学模型的结构图6-54 异步电动机矢量变换与电流解耦数学模型依据图6-53的矢量把握系统原理结构图仿照直流调速系统进行把握时，可设置磁链调整器和转速调整器ASR分别把握和，如图6-55所示。
运动控制系统综合复习题
一、单项选择题1.只能实现有级调速调速方式为（ C ）2.调速系统的静差率指标，应以（ D ）3.某直流调速系统电动机额定转速nN=1430r/min，额定速降ΔnN=115r/min，当要求静差率s≤30%时，允许的调速范围是（ C ）4.对自动调速系统来说，主要的扰动量是（B）5.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（ C ）6.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（D）7.不是跟随性能指标是（D ）8.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I型系统，是因为电流环（ A ）9.两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流叫做（A ）10.在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需将两组晶闸管装置的触发脉冲的初始相位都整定在（C ）11.在两组晶闸管反并联的可逆V-M系统中，当正组的控制角小于反组的逆变角时，将会产生（B ）12.交-直-交PWM变压变频器中，逆变器起作用是（A ）13.当交流电动机由常规的六拍阶梯波逆变器供电时，磁链轨迹是一个（A ）14.不是异步电动机动态数学模型的特点为（B ）15.不是直接转矩控制的特点为（A ）16.采用旋转编码器的数字测速方法不包括（D ）17.交流电动机带恒转矩负载作调压调速时，其转差功率与转差率（ A ）18.在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式为（ D ）19.不是异步电动机动态数学模型的特点。
（D ）20.电流跟踪PWM控制时，当环宽选得较大时（ A ）21.只能实现有级调速调速方式为（ C ）22.调速系统的静差率指标，应以（ D ）23.某直流调速系统电动机额定转速n N=1430r/min，额定速降Δn N=115r/min，当要求静差率s≤30%时，允许的调速范围是（ C ）24.对自动调速系统来说，主要的扰动量是（B）25.如果要改变双闭环无静差V-M系统的转速，可调节（ C ）26.转速电流双闭环调速系统在稳态工作点上时，控制电压不取决于（B ）27.不是跟随性能指标是（ D ）28.在转速电流双闭环调速系统中，选用了典型I型系统，是因为电流环（ A ）29.两组晶闸管装置反并联的可逆V-M系统在一定控制角下稳定工作时出现的环流叫做（A ）30.在配合无环流可逆系统中，可采用配合控制的触发移相方法对其进行控制，但需将两组晶闸管装置的触发脉冲的初始相位都整定在（ C ）31.不适合使用矢量控制方式是（ B ）32.PMW变压变频器，通过它可同时调节电压和频率，其可控的是（B ）。
运动控制系统试卷A答案（最新整理）
运动控制系统试卷A答案（最新整理）《运动控制系统》课程试卷（A 卷）答案第1篇直流调速系统（60分）⼀、填空题（每空1分，共23分）1. 运动控制系统由电动机、功率放⼤与变换装置、控制器及相应的传感器等构成。
2. 转矩控制是运动控制的根本问题，磁链控制与转矩控制同样重要。
3. ⽣产机械常见的三种负载是恒转矩负载、恒功率负载和平⽅率负载。
4. 某直流调速系统电动机额定转速，额定速降，1430/min N n r =115/min N n r ?=当要求静差率时，允许的调速范围为5.3，若当要求静差率时，30%s ≤20%s ≤则调速范围为3.1，如果希望调速范围达到10，所能满⾜的静差率是44.6%。
5. 数字测速中，T 法测速适⽤于低速，M 法测速适⽤于⾼速。
6. ⽣产机械对调速系统转速控制的要求有调速、稳速和加减速三个⽅⾯。
7、直流电机调速的三种⽅法是：调压调速、串电阻调速和弱磁调速。
8、双闭环直流调速系统的起动过程分为电流上升阶段、恒流升速阶段和转速调节三个阶段。
9. 单闭环⽐例控制直流调速系统能够减少稳态速降的实质在于它的⾃动调节作⽤，在于它能随着负载的变化⽽相应的改变电枢电压，以补偿电枢回路电阻压降的变化。
⼆、选择题（每题1分，共5分）1、双闭环直流调速系统，ASR 、ACR 均采⽤PI 调节器，其中ACR 所起的作⽤为（D ）。
A 、实现转速⽆静差B 、对负载变化起抗扰作⽤C 、输出限幅值决定电动机允许的最⼤电流D 、对电⽹电压波动起及时抗扰作⽤2、典型I 型系统与典型II 型系统相⽐，（ C ）。
A 、前者跟随性能和抗扰性能均优于后者B 、前者跟随性能和抗扰性能不如后者C 、前者跟随性能好，抗扰性能差D 、前者跟随性能差，抗扰性能好3、转速单闭环调速系统对下列哪些扰动⽆克服能⼒，（ D ）。
A 、电枢电阻B 、负载转矩C 、电⽹电压D 、速度反馈电位器4、下述调节器能消除被控制量稳态误差的为（ C ）。
按转子磁链定向的矢量控制系统仿真研究
科技 论坛 ｊ
郭 璃 壬庆 贤
按转子磁链 定 向的矢量控制系统仿真研究
（ 兰州交通 大学 自动化与电气工程 学院， 甘肃 兰州 ７ ｏ ７ ） ３ ｏｏ
摘 要： 详细分析矢量 控幸 系统对异步电机 电磁转矩 实时控幸的原理， Ｉ ｌ 构建蒂转矩 内环磁链闭环按 熙转子磁 链定向 矢量控制结构 ， 系统的各 对 部分进行 了详细的阐述。科 用仿真工具建立 了 仿真模 型。 结果表明谈方法实现 电磁转矩控幸 ， Ｉ达捌 良 的调速性侥。 好
、
一
角。
ｔｓ
图 ５ 转 速 波 形 矩 指 令 Ｒ
图 ｌ 带 转矩 内环磁 链 闭环 的 矢量 控 制 结 构 图 转子磁链反馈信号包含 了转子磁链的大小
和位置 ， 转子磁链的观测模型主要有二种目： （） １在两相静止坐标 系的模型。 定子电压和 电流由传感 器测得后 ， 经过 ３／ｓ变换 ， ｓ ２ 根据 异
得 到的 、 以及零轴 电流 ｉ＝ ｏ变换到定子三 相坐标系上 ， 得到定子电流给定信号 、 。 、 Ｃ ｒ ｎ ｅ ａ０ 模块利用 自定义封装 ， ｕｒ ｔＲ １ ｅ ｒ 实 现滞环调节 ， 内部结构如 图 ４ 使用 时只需 指 其 ， 定滞环环宽 ，滞 环宽度 的大小影响开关 器件 的 开关频率 ， 环宽越小 ， 开关频率 越高 ， 电流控 且 制精度越高 ， 反之亦然 。 、 ４仿真结果 与分析 仿真采用固定步长的 ｏｅ 仿 真算法 ， ｄ３ 为保 证精度 ， 限制最 大步长取 ｌ －。 ｅ ５ ． 电机 空载启 动，启动过程充 分利用 电机 的 过载能力 ，以最大加速度加速 ， 启动时 间只需 ０ ｓ快速性好 ， 图 ５ 其 中虚线为转 速给定 ， ．， １ 如 ， 实线为实际转速 。 启动进入稳态后 ， １ ｓ 在 ． 时刻 加 ７ ％额定 ５ ５ 图 ３ 调 节 器 的 内部 结 构 负载 ， 转速稍微有 降落 ， 但是能跟随 给定值 ， 系 Ｔ ａ ｓｏ ｍａ ｉ ｎ ｑ ｔ ａｃ模 块 将 上 一级 统呈现良好 的抗扰性。在 ２ 时刻进行减速 ｒ ｎ ｆ ｒ ｔｏ ｄ ０ ｏ ｂ ＿ ｓ
磁链计算模型分析详解
磁链计算模型分析详解1引言异步电机按转子磁场定向的矢量控制系统中，转子磁链的准确估计至关重要。
如果转子磁链的估计不准确，转子磁场定向控制系统应有的优点，即实现转矩和磁通的解耦控制将无法实现。
由于直接检测转子磁链的方法受到工艺和技术方面的限制，在实际的控制系统中，多采用间接计算转子磁链的方法，即利用直接测得的电压、电流或转速等信号，借助于转子磁链计算模型，实时计算磁链的幅值和相位。
转子磁链模型可以从电动机数学模型中推导出来，也可以利用状态观测器或状态估计理论得到闭环的观测模型。
闭环方式的观测模型，因计算比较复杂，理论研究尚不十分成熟，实际使用较少，多用比较简单的计算模型。
在计算模型中，由于主要实测信号的不同，又分为电流模型和电压模型两种[1]。
采用电压模型法，由于存在电压积分问题，结果在低速运行时，模型运算困难。
采用电流模型法时，由于存在一阶滞后环节，在动态过程中难以保证控制精度。
通常的组合模型法是考虑在不同的速度范围采用不同的计算模型，主要是解决好过渡问题[2]。
该方法用到两个计算模型，计算复杂，且过渡处理造成成本增加。
而本文却是直接通过对两个模型的计算方程进行组合处理，消除了电压模型中的积分环节和电流模型法中的一阶延时环节，得到一个新的磁链计算模型，并将其结合矢量控制系统进行仿真研究，结果表明该模型具有较好的动态性能。
2 常用转子磁链计算模型2.1 两相静止坐标系下转子磁链的电压模型根据定子电流和定子电压的检测值来估算转子磁链，所得出的模型叫做电压模型。
在两相静止αβ坐标系下由定子电压方程可以得出[3][4]：(1)转子磁链方程为：(2)由上式得到转子电流αβ分量：(3)用式(3)把式(1)中的i rα和i rβ置换掉，整理后得：(4)将漏磁系数代入其中，并对等式两侧取积分，即得转子磁链的电压模型为：(5)由以上分析易知，电压模型法实际上是一个纯积分器，而纯积分器的累积误差和漂移问题都会导致系统失稳。
电力拖动与运动控制 第七章 7.3.1 按转子磁链定向的矢量控制系统
r2 1 2 ( ) Te 1 kTe 3n p Er
（6.3-18）
系计算 s ，然后计算 1 。
n
b
a：恒 U1 / 1 控制 b：恒 E g / 1 控制 c：恒 Er / 1 控制
r1
I1
L1 Ll1 Lm kl Lm
' I r2
a c
n0N
Ll1
Ir0
U1 (1 )
Eg
kl Lm
kl Er
r2' 2 kl s
o
Te
（2） 基于空间电流矢量的说明
以产生同样的旋转磁动势为准则， 异步电机通过三相-两相变换 可以等效成两相静止坐标系上的交流电流 i 和 i ， 再通过同步旋转 变换，可以等效成同步旋转坐标系上的直流电流 iM 和 iT 。 站到异步机旋转坐标系上，所看到异步机模型的便是一台与图 7.3.1(a)结构相同的直流电动机。
Lm isT 对于滑差频率 s ，由第 4 行 s 1 r Tr rM
（7.3-5）
rT 0
同时，由式（7.3-4）第 3 行有 rM
Lm isM Tr p 1
（7.3-6）
小结：
由图 7.3.2 可以得到以下结果： 假如实现转子磁链定向，则 ① 转子磁链 r 仅由定子电流励磁分量 isM 产生， 与转矩分量 isT 无 关，从这个意义上看，定子电流的励磁分量与转矩分量是解耦的。 式（7.3-6）还表明， rM 与 isM 之间的传递函数是一阶惯性环节，其 时间常数 Tr 为转子时间常数， 当励磁电流分量 isM 突变时， r 的变化 要受到励磁惯性的阻挠，这和直流电动机励磁绕组的惯性作用是一 致的。 ② 电磁转矩 Te 是变量 isT 和 rM 的点积，即由式（7.3-3）表示。 由于 Te 同时受到变量 isT 和 rM 的影响，仍旧是耦合着的。
按转子磁链定向矢量的智能控制_沈翠凤-北京科技大学报
式中, Ψrm 为 m 轴上的转子磁链, Ψrd 为 d 轴上的 转子磁链, Ψrt 为 t 轴上的转子磁链, Ψrq 为 q 轴上 转子磁链. 在三相坐标系上定子电流, 通过 3/2 变换可以 等效成两相静止正交坐标系上的交流电流, 再通过 与转子磁链同步的旋转变换, 就可以等效成同步旋 转正交坐标系上的直流电流. 由此可以得到按转子磁链定向的交流异步电 动机的数学模型： n2 dω np p Lm = ist Ψr − TL ; dt JLr J dΨr 1 Lm = − Ψr + im ; dt Tr Tr 2 dism Lm usm Rs L2 r + Rr Lm = ism + ω1 ist + Ψr − ; 2 dt σLs Lr Tr σLs Lr σLs di L ust R L2 + Rr L2 m st = − m ω Ψr − s r ist − ω1 ism + . dt σLs Lr σLs L2 σL s r (3) 式中, ω 为电机的角速度, np 为电机极对数, J 为转 动惯量, Lm 为 dq 坐标系定子与转子同轴等上面相 同. 隶属函数采用预先设定方法得到, 而对于规则 dTe 库的确定, 规则选用 “if ∆Te and − then u” 的方 dt 法获得.
2.2
转速调节器和磁链调节器参数设置的原则 转速调节器和磁链调节器采用智能控制方法,
图2
Fig.2 control system
收稿日期 ： 2012–09–20
1
按转子磁链矢量控制系统的工作原理
由于交流电动机的控制的复杂性, 为了提高异
步电动机调速系统性能指标, 提出了按转子磁链定 向矢量控制系统, 其基本思路是把电动机进行坐标 变换, 由三相旋转坐标转变为两相静止坐标[1] . 把交 流电动机数学模型部分等效于直流电动机, 从而按 照直流调速系统的策略来控制交流电动机, 得到了 直流调速系统同样的效果. 其思路是将静止正交坐 标系中的转子磁链旋转矢量写成复数形式：