牽引異步電機矢量控制原理

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1、2008年11月28日1牽引異步電機矢量控制原理2008年11月28日2008年11月28日2主要內(nèi)容異步電動機動態(tài)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)牽引電機為什么需要矢量控制？交流電動機的等效直流電動機繞組物理模型牽引電機矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2008年11月28日3直流電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型只有一個輸入變量——電樞電壓和一個輸出變量——轉(zhuǎn)速勵磁電流（磁通）與電樞電流可分別獨立控制SNABabf1f2cdA,B為電刷2008年11月28日4異步電動機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型輸入量：電壓（電流）與頻率輸出量：轉(zhuǎn)速與磁通異步電動機的電壓（電流）、頻率、磁通、轉(zhuǎn)速之間又相互影響所以是異步電

2、動機是一個強耦合的多變量（多輸入、多輸出）系統(tǒng)，同時也是一個非線性系統(tǒng)！2008年11月28日52008年11月28日6為什么鐵道車輛要采用矢量控制？空轉(zhuǎn)/滑行再粘著控制的需要接觸網(wǎng)電壓、車輛重量變化時，要求電機力矩控制的響應(yīng)速度要快轉(zhuǎn)差頻率控制的響應(yīng)速度：100~300ms矢量控制：數(shù)十ms有效抑制再生失效的需要“牽一發(fā)而動全身”2008年11月28日7異步電機等效電路2008年11月28日8空轉(zhuǎn)發(fā)生時,電機電流的控制（U/f一定，轉(zhuǎn)差頻率控制）最終整定值減少定子電流定子電流轉(zhuǎn)矩分量lq一時減少定子電流勵磁分量ld電動機電流2008年11月28日

3、9轉(zhuǎn)差頻率控制時的Torque電流和勵磁電流的變化2008年11月28日10空轉(zhuǎn)發(fā)生時，電機電流控制（矢量控制）只減小定子電流的轉(zhuǎn)矩分量相位角通過演算設(shè)定勵磁電流不變電機電流相位瞬時切換2008年11月28日11轉(zhuǎn)差頻率控制與矢量控制的比較2008年11月28日12矢量控制的基本思路通過坐標變換，將異步電動機等效成直流電動機，模仿直流電動機的控制策略，實現(xiàn)將異步電動機像直流電動機一樣的控制！2008年11月28日13交流電動機繞組和等效直流電動機繞組的物理模型等效原則：不同坐標系下，產(chǎn)生的磁動勢完全一樣！2008年11月28日142.坐標變換和變換

4、矩陣異步電機控制要素的分解坐標變換三相→兩相變換（3/2變換，Clark變換）靜止→旋轉(zhuǎn)變換（2s/2r變換，Park變換）2008年11月28日15三相-兩相坐標變換（3/2變換）2008年11月28日16三相-兩相變換矩陣寫成矩陣的形式：2008年11月28日172.坐標變換和變換矩陣三相→兩相變換變換前后總功率不變，則有所以：2008年11月28日18兩相-兩相旋轉(zhuǎn)變換（2s/2r變換）2008年11月28日19所以：2008年11月28日20牽引異步電機矢量控制框圖2008年11月28日21轉(zhuǎn)矩增大一倍時的矢量控制2008年11月28日22

5、轉(zhuǎn)矩增大一倍時的矢量控制示意圖