《電機(jī)矢量控制技術(shù)》矢量控制綜述

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1、福建工程學(xué)院研究生課程論文課程名稱電機(jī)及其系統(tǒng)分析教師姓名研究生姓名研究生學(xué)號(hào)研究生專業(yè)電氣工程研究方向電力工程年級(jí)一年級(jí)所在學(xué)院信息學(xué)院日期2016年01月13日評(píng)語(yǔ)對(duì)課程論文的評(píng)語(yǔ):平時(shí)成績(jī)：課程論文成績(jī)：總成績(jī)：評(píng)閱人簽名：矢量控制技術(shù)的發(fā)展以及在應(yīng)用中的改善摘要：電機(jī)在很多場(chǎng)合得到了廣泛的使用，因?yàn)樗哂械莫?dú)特優(yōu)點(diǎn)，例如它為現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)提供了一種具有諸多優(yōu)點(diǎn)和適用廣泛的裝置。異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。在上世紀(jì)70年代西門子工程師F.Blaschke首先提出異步電機(jī)矢量控制理論來(lái)解決交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩

2、問(wèn)題。矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過(guò)測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。關(guān)鍵詞：矢量控制,異步電機(jī),解耦窗體頂端ABSTRACT:Inmanyoccasions,themotorhasbeenwidelyusedbecauseithasuniqueadvantages,suchasitprovidesalotofadvantagesandissuitableforawiderangeofmoderndevicehavingthemotioncontr

3、olsystem.Dynamicmathematicalmodeloftheinductionmotorisahighorder,nonlinear,stronglycoupledmultivariablesystems.Inthe1970s,SiemensengineersF.BlaschkefirstproposedinductionmotorvectorcontroltheorytosolvetheproblemoftheACmotortorque.Thebasicprincipleofvectorcontrolisachievedb

4、ymeasuringandcontrollingasynchronousmotorstatorcurrentvector,basedontheprincipleoffield-orientedasynchronousmotorexcitationcurrentandtorquecurrentcontrol,respectively,soastoachievethepurposeofcontrolofinductionmotortorque.窗體底端KeyWord：Vectorcontrol，Inductionmotor，Decoupling

5、0、序言異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)極其復(fù)雜的模型?？偟臍w結(jié)起來(lái)可以異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)[1]。而且在研究三相異步電動(dòng)機(jī)的復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型中，我們常常會(huì)做出以下幾方面的假設(shè)。第一，我們往往會(huì)忽略空間諧波。第二、忽略磁路飽和。并且假設(shè)它們的自感和互感都是線性的。第三、忽略鐵芯損耗。第四、不考慮頻率和溫度對(duì)繞組的影響。由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁和電樞都是同一個(gè)繞組，所以轉(zhuǎn)矩和磁鏈之間就相對(duì)比較復(fù)雜。電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式為可以知道感應(yīng)電動(dòng)機(jī)各個(gè)參量相互耦合，這也是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)難以控制的根本原因[2]。由于矢量控制具有轉(zhuǎn)

6、矩控制的線性特性，控制效率很高，調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)也比較容易實(shí)現(xiàn)。而且，速度的調(diào)節(jié)較寬在接近零轉(zhuǎn)速時(shí)仍然可以帶動(dòng)額定負(fù)載運(yùn)行，具有良好的起制動(dòng)性能，所以矢量控制技術(shù)才會(huì)被人們慢慢的所利用[3]。異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的電壓方程、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程和運(yùn)動(dòng)方程如下：電壓方程：磁鏈方程：轉(zhuǎn)矩方程：運(yùn)動(dòng)方程：0、矢量控制技術(shù)的發(fā)展矢量控制理論是由德國(guó)F.Blaschke首先提出。這一理論是從電機(jī)統(tǒng)一理論、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和矢量變換理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，基本思想是把異步電動(dòng)機(jī)模擬轉(zhuǎn)化為直流電機(jī)來(lái)加以達(dá)到更好更簡(jiǎn)便的控制[4]。在建立數(shù)學(xué)模型的時(shí)候一般都會(huì)按上述方法

7、將電機(jī)理想化。矢量控制在國(guó)際上一般多稱為磁場(chǎng)定向控制，也就是把磁場(chǎng)的方向作為坐標(biāo)軸的基準(zhǔn)方向，電動(dòng)機(jī)電流矢量的大小、方向均由瞬時(shí)值來(lái)表示。這個(gè)理論是1968年Darmstader工科大學(xué)的Hasse博士初步提出的。在1971年德國(guó)西門子公司F.Blaschke博士等提出的“感應(yīng)電機(jī)磁場(chǎng)定向的控制原理”和美國(guó)P.C.Custman與A.A.Clark申請(qǐng)的專利“感應(yīng)電機(jī)定子電壓的坐標(biāo)變換控制”奠定了矢量控制的基礎(chǔ)。這一階段，矢量控制并沒(méi)能完全進(jìn)入工業(yè)運(yùn)用中。在從20世紀(jì)80年代中期到20世紀(jì)90年代初期，歐洲電力電子會(huì)議（EPE）論文集中涉及

8、到矢量控制的論文占有很大比例。在這當(dāng)中，德國(guó)SIEMENS公司、Aachen技術(shù)大學(xué)電力電子和電氣傳動(dòng)研究院和德國(guó)Braunchweig技術(shù)大學(xué)W.Leonhard、R.Gabr