《电机驱动与调速》第50讲（矢量控制变频调速系统）

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1、1 第第 5050 讲讲 项目项目7 7 典型调速系统典型调速系统 任务任务19 19 典型交流调速系统典型交流调速系统 情景情景1 1 异步电机矢量控制变频调速系统异步电机矢量控制变频调速系统 教学目标教学目标 1 1、熟悉矢量控制原理、熟悉矢量控制原理 2 2、掌握矢量控制变频调速系统、掌握矢量控制变频调速系统 教学重点教学重点 矢量控制原理矢量控制原理 教学难点教学难点 矢量控制变频调速系统矢量控制变频调速系统 教学方法教学方法 探究式、演示、情境交融、启发互动式教学法探究式、演示、情境交融、启发互动式教学法 教学手段教学手段 多媒体教学、动画演示教学多媒体教学、动画演示教学 作业布置作

2、业布置 作业题作业题7 7-4 4 2 教学过程：教学过程：项目项目7 7 典型调速系统典型调速系统 任务任务19 19 典型交流调速系统典型交流调速系统 情景情景1 1 异步电机矢量控制变频调速系统异步电机矢量控制变频调速系统 1 1、矢量控制原理、矢量控制原理 矢量控制以产生同样的旋转磁动势为准则，将三相坐标系上的矢量控制以产生同样的旋转磁动势为准则，将三相坐标系上的 定子交流电流定子交流电流i iU U、i iV V、i iW W通过三相通过三相/两相变换，等效成两相静止坐标两相变换，等效成两相静止坐标 系上的交流电流系上的交流电流 i i、i i，再通过同步旋转变换成直流电流，再通过同

3、步旋转变换成直流电流i id d和和i iq q。异步电动机的坐标变换结构如图异步电动机的坐标变换结构如图7 7-1818所示。所示。异步电机经这样的坐标变换可等效成直流电机。异步电机经这样的坐标变换可等效成直流电机。3 3/23/2三相三相/两相变换；两相变换；VRVR同步旋转变换；同步旋转变换；M M轴与轴与 轴（轴（A A轴）的夹角轴）的夹角 图图7 7-18 18 异步电动机的坐标变换结构图异步电动机的坐标变换结构图 图图7 7-19 19 矢量控制系统原理结构图矢量控制系统原理结构图 4 进行坐标变换的是代表磁动势的电流空间矢量，故通过这样进行坐标变换的是代表磁动势的电流空间矢量，故

4、通过这样的的 坐标变换实现的控制就称为矢量控制（坐标变换实现的控制就称为矢量控制（VCVC），），VCVC控制系统的原理控制系统的原理结结 构图构图7 7-1919所示。所示。设计矢量控制系统时，可看作在控制器后面引入的反旋转变设计矢量控制系统时，可看作在控制器后面引入的反旋转变换换 器器VRVR-1 1与电机内部的旋转变换环节与电机内部的旋转变换环节VRVR抵消，抵消，2/32/3变换器与电机内部变换器与电机内部 的的3/23/2变换环节抵消，如果再忽略变频器中可能产生的滞后，则图变换环节抵消，如果再忽略变频器中可能产生的滞后，则图 7 7-1919中虚线框内的部分可以完全删去，剩下的就是直

5、流调速系统中虚线框内的部分可以完全删去，剩下的就是直流调速系统了。了。如图如图7 7-2020所示。所示。图图7 7-20 20 简化控制结构图简化控制结构图 不难推断，这样的不难推断，这样的矢量控制交流变压变频调速系统在静、动矢量控制交流变压变频调速系统在静、动态态 性能上完全能够与直流调速系统相媲美性能上完全能够与直流调速系统相媲美。5 2 2、转速磁链闭环微机控制电流滞环型、转速磁链闭环微机控制电流滞环型PWMPWM变频调速系统变频调速系统 为提高转速和磁链闭环控制系统解耦性能，在转速环内增设为提高转速和磁链闭环控制系统解耦性能，在转速环内增设转转 矩控制环。如图矩控制环。如图7 7-2

6、121所示。所示。A A R R是磁链调节器，是磁链调节器，ASRASR为转速调节器。为转速调节器。图图7 7-21 21 带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统带转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制系统 6 转矩内环之所以有助于解耦，是因为转矩内环之所以有助于解耦，是因为磁链对控制对象的影响磁链对控制对象的影响相相 当于一种干扰作用，当于一种干扰作用，转矩内环可以抑制转矩内环可以抑制这个扰动，从而改造了转这个扰动，从而改造了转速速 子系统。子系统。该系统能实现转速正、反向控制和弱磁升速控制。磁链给定该系统能实现转速正、反向控制和弱磁升速控制。磁链给定信信 号由函数发生程序获得。号由函数发生程序获得。转速调节器转速调节器ASRASR的输出作为转矩给定信号，弱磁时它还受到磁的输出作为转矩给定信号，弱磁时它还受到磁 链给定信号的控制。链给定信号的控制。在转矩内环中，磁链对控制对象的影响相当于一种扰动作用，在转矩内环中，磁链对控制对象的影响相当于一种扰动作用，因而受到转矩内环的抑制，从而改造了转速控制子系统，使其少因而受到转矩内环的抑制，从而改造了转速控制子系统，使其少受受 磁链变化的影响。磁链变化的影响。