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《第六章 定子電壓定向矢量控制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第六章定子電壓定向矢量控制在將普通異步電機(jī)的矢量控制策略應(yīng)用到雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)之中時，最直觀的方法是采用對等的方法，將普通異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場或氣隙磁場定向的矢量控制，對應(yīng)到雙饋電機(jī)的定子磁場或氣隙磁場定向的矢量控制，從而像普通異步電機(jī)的矢量控制一樣實現(xiàn)雙饋電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和勵磁電流的解耦控制。但是采用磁場定向的矢量控制策略對雙饋電機(jī)實施控制時，存在著以下問題。1.磁鏈觀測的準(zhǔn)確度不高，如第五章中式5-12、式5-13所描述的，定子磁鏈的獲得受到電機(jī)參數(shù)的影響；在采用式5-12進(jìn)行計算時，積分運算可能會產(chǎn)生積分飄移（主要來自于積分的
2、起始位置、檢測模擬器件的偏差以及積分的數(shù)字實施過程等），盡管采用的準(zhǔn)積分算法濾除了直流偏置的影響，但其動態(tài)響應(yīng)過程，尤其是在電網(wǎng)電壓擾動時的動態(tài)響應(yīng)過程受到限制，在一定程度上會影響到系統(tǒng)的動態(tài)性能；在采用式5-13所示的電流模型對磁鏈進(jìn)行觀測時，不僅易受到磁飽和的影響，而且需要將轉(zhuǎn)子電流變換到兩相定子靜止坐標(biāo)系中，該過程需要精確的轉(zhuǎn)速測量；另外在利用式5-14進(jìn)行角度計算時，也存在正切值可能過大溢出的問題。2.雙饋電機(jī)定子側(cè)有功功率和無功功率之間存在耦合。在定子磁場定向的情況下，由于定子電阻的存在，使得定子電壓矢量不垂直于其磁鏈?zhǔn)?/p>
3、量，即定子電壓在定子磁場定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸和q軸均有分量，盡管其d軸分量通常較小。這就造成雙饋電機(jī)定子側(cè)有功功率和無功功率與轉(zhuǎn)子電流的d軸分量和q軸分量均有關(guān)系，也就無法實現(xiàn)有功功率和無功功率的完全解耦。3.在基于定子磁鏈定向雙饋電機(jī)矢量控制策略中，較大的轉(zhuǎn)子電流d軸分量會影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這使得雙饋電機(jī)定子側(cè)無功功率的控制，即雙饋電機(jī)的無功補償能力受到限制。鑒于以上這些原因，雙饋電機(jī)基于定子電壓定向的矢量控制策略就被引入到雙饋電機(jī)的控制之中。定子電壓定向是將同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的q軸與定子的電壓矢量重合，順時針旋轉(zhuǎn)90度的
4、方向為d軸方向，并且dq坐標(biāo)系與電壓矢量以相同的速度旋轉(zhuǎn)，即：（6-1）由前文分析可知，在忽略定子電阻的情況下，在定子靜止坐標(biāo)系中，定子電壓與定子磁鏈之間的關(guān)系如下：（6-2）式6-2在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中可描述為：（6-3）式6-2、式6-3表明，在忽略定子電阻的情況下，雙饋電機(jī)的定子電壓矢量超前于定子磁鏈?zhǔn)噶?0度，因此，基于定子電壓矢量定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系于基于定子磁鏈定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系具有統(tǒng)一性。由此，重寫雙饋電機(jī)在定子電壓矢量定向同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子電壓方程：（6-4）重寫雙饋電機(jī)的磁鏈方程為：（6-5）可求得：（6-6
5、）將式6-6代入式6-4時，得：=〉=〉=〉（6-7）雙饋電機(jī)，尤其是MW級大功率雙饋電機(jī)，其定子電阻與其感抗相比通?？梢院雎?。因此，在忽略定子電阻的情況下，式6-7可重新表述為：（6-8）在定子電壓矢量定向的情況下，可得雙饋電機(jī)定子側(cè)有功功率和無功功率的表達(dá)式：（6-9）根據(jù)磁鏈方程，式6-9又可推導(dǎo)為：（6-10）由式6-10表明，在定子電壓和定子磁鏈恒定不變的情況下，即穩(wěn)態(tài)運行時，雙饋電機(jī)定子側(cè)有功功率主要由轉(zhuǎn)子電流的q軸分量決定，而無功功率主要由轉(zhuǎn)子電流的d軸分量決定。在忽略定子電阻的情況下，雙饋電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈定
6、向情況下的電磁轉(zhuǎn)矩具有同樣的表達(dá)式，如式6-11所示：（6-11）采用與定子磁鏈定向雙饋電機(jī)矢量控制策略相類似的方法，將擾動項前饋補償控制后，若采用PI調(diào)節(jié)器對式6-8中轉(zhuǎn)子電流動態(tài)項進(jìn)行控制時，雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子電壓控制方程可以表述為：（6-12）其中：（6-13）根據(jù)式6-12和式6-13可對雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子電流內(nèi)環(huán)的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，然后根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式6-11或功率表達(dá)式6-10進(jìn)行矢量控制系統(tǒng)的外控制環(huán)設(shè)計。由此，定子電壓矢量定向的雙饋電機(jī)矢量控制結(jié)構(gòu)圖如圖6-1所示：圖6-1雙饋電機(jī)定子電壓定向控制結(jié)構(gòu)圖
