图4-14 电流滞环跟踪控制时的三相电流波形与相电压PWM波形
电流跟踪控制的精度与滞环的宽度有关,同时还受到功率开关器件允许开关频率的制约。当环宽选得较大时,开关频率低,但电流波形失真较多,谐波分量高;如果环宽小,电流跟踪性能好,但开关频率却增大了。实际使用中,应在器件开关频率允许的前提下,尽可能选择小的环宽
35.把逆变器和交流电动机视为一体,以圆形旋转磁场为目标来控制逆变器的工作,这种控制方法称作“磁链跟踪控制”,磁链轨迹的控制是通过交替使用不同的电压空间矢量实现的,所以又称“电压空间矢量PWM(SVPWM,Space Vector PWM)控制”。 (1)电压与磁链空间矢量的关系 uus1 ??1ψ uψus4 OO ψψus2 uus3 u 图4-17 旋转磁场与电压空间矢量的运动轨迹 图4-18 电压矢量圆轨迹 (2)零矢量的插入有效地解决了定子磁链矢量幅值与旋转速度的矛盾。
(3).按空间矢量的平行四边形合成法则,用相邻的两个有效工作矢量合成期望的输出矢量,这就是电压空间矢量PWM(SVPWM)的基本思想。所谓等效是指在一个开关周期内,产生的
s1s21s1s2s3s4s4s3定子磁链的增量近似相等。
通常以开关损耗较小和谐波分量较小为原则,安排基本矢量和零矢量的作用顺序,一般在减少开关次数的同时,尽量使PWM输出波型对称,以减少谐波分量。 (4)零矢量集中的实现方法
按照对称原则,将两个基本电压矢量的作用时间、平分为二后,安放在开关周期的首端和末端,把零矢量的作用时间放在开关周期的中间,并按开关次数最少的原则选择零矢量。 (5)零矢量分布的实现方法
将零矢量平均分为4份,在开关周期的首、尾各放1份,在中间放两份,将两个基本电压矢量的作用时间、平分为二后,插在零矢量间。 按开关损耗较小的原则,选取零矢量
(6) 会根据要求判别期望定子磁链的轨迹P161 (8)SVPWM的实现
(7)SVPWM控制模式的特点 36.转差频率控制的基本思想
若能够保持气隙磁通不变,且在s值较小的稳态运行范围内,异步电动机的转矩就近似与转差角频率成正比。
也就是说,在保持气隙磁通不变的前提下,可以通过转差角频率来控制转矩,这就是转差频率控制的基本思想。
第5章
内容提要
? 异步电动机动态数学模型
? 异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统 ? 异步电动机按定子磁链控制的直接转矩控制系统 ? 直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较
1. 异步电动机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。异步电动机无法单独对磁通进行
控制,在数学模型中就含有两个变量的乘积项,因此,即使不考虑磁路饱和等因素,数学模型也是非线性的。 2. 三相异步电动机定子三相绕组在空间互差,转子也可等效为空间互差三个绕组,各绕组
间存在严重的交叉耦合。此外,每个绕组都有各自的电磁惯性,再考虑运动系统的机电惯性,转速与转角的积分关系等,动态模型是一个高阶系统。
3. 矢量控制和直接转矩控制是两种基于动态模型的高性能的交流电动机调速系统 4. 异步电动机变压变频调速中,输入时电压(或电流)和频率,输出是转速和磁通 5. 异步电动机动态模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程组成。
6. 3/2变换:三相绕组可以用相互独立的对称两相绕组等效代替,等效的原则是产生的磁动势
相等。所谓独立是指两相绕组间无约束条件,即不存在约束条件,所谓对称是指两相绕组在空间互差90°。
2s/2r变换:两相静止绕组,通以两相平衡交流电流,产生旋转磁动势。如果令两相绕组转起来,且旋转角速度等于合成磁动势的旋转角速度,则两相绕组通以直流电流就产生空间旋转磁动势
41 按转子磁链定向:(1)令dq坐标系与转子磁链矢量同步旋转,且使得d轴与转子磁链矢量重合,即为按转子磁链定向同步旋转坐标系mt。由于m轴与转子磁链矢量重合,则
(2)为了保证m轴与转子磁链矢量始终重合,必须使
50 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 ,使转子磁链仅由定子电流励磁分量产生,而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。
因此,按转子磁链定向同步旋转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。 根据定子磁链幅值偏差的符号和电磁转矩偏差的符号,再依据当前定子磁链矢量所在的位置,直接选取合适的电压空间矢量,减小定子磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差,实现异步电动机电磁转矩与定子磁链的控制。
可以通过 控制定子磁链的旋转角速度 ,进而控制电磁转矩。
按定子磁链定向将定子电压分解为两个分量, 控制定子磁链幅值的变化率, 控制定子磁链矢量旋转角速度,再通过转差频率控制定子电流的转矩分量 ,最后控制转矩。 结合表5-1,5-2.5--24综合分析
同步电动机变频调速的电压频率特性与异步电动机变频调速相同,基频以下采用带定子压降补偿的恒压频比控制方式,基频以上采用电压恒定的控制方式 同步电动机的稳定运行分析