电动机转矩转速控制机电控制工程高钟毓课件.ppt

1、2023年5月21日星期日12023年5月21日星期日22023年5月21日星期日3电系统uri耦合电磁场 eTem机械系统xTddedtddt2023年5月21日星期日4电系统uri耦合电磁场 eTem机械系统xTd四端模型：电端点对选（i，）机械端点对选（Tm，）独立变量对：（1）（，）（2）（i，）Wm磁场能量W m磁场同等能量2023年5月21日星期日52mmNiRN iRLi eiNi磁动势 H磁场强度 B（H）磁通密度（SB）磁通（N）磁链2023年5月21日星期日6eiUI 功率UIdt 能量UdtdmidWmdiW2023年5月21日星期日711 112 222 212 1Li

2、M iL iM ie11 112 2212 2112 12Li diL i diM i diM i dii1e2i2磁场能量2023年5月21日星期日8e111212122(,0,)(,)mWi idii idi i1e2i2i10，互感项1211(,0,)nmkkkkWi iidi 2023年5月21日星期日91211(,0,)nmkkkkWi iidi 1211(,0,)nmmkkkkiWTi iidiconst1122(1)1jjjj jjj jnj nM iM iL iMiM i为使Tm 0，必须使上式中至少一个L或M 对的导数0因此有两类电动机：（1）L固定，M可变固定磁阻电动机（至

3、少两个回路）（2）M固定，L可变变磁阻电动机（一个回路即可）2023年5月21日星期日10u1u1u固定磁阻电动机 变磁阻电动机2023年5月21日星期日111njjjjkjkkjj kdidideidtidtdt互感电动势 自感电动势 速度电动势 （反电动势）2023年5月21日星期日12mmdWdiT d 0mmdWdiT d 旋转一周后状态复原mdiT d 2023年5月21日星期日13jj jjur ie()mddJTTdt2023年5月21日星期日14cosaLiSN?021cos2aimaaaWdiLiisinmmaWTi 2023年5月21日星期日152023年5月21日星期日1

4、6mT02mt aTK i线圈多到一定程度时2023年5月21日星期日17sinadideLdtdt线圈多到一定程度时aedideLKdtdtV/rad/s N m/AetKK2023年5月21日星期日18转矩平衡方程22t addJK iTdtaaa aediduR iLKdtdt电压平衡方程2023年5月21日星期日19220,0adidddtdtdtaa aeuR iKt adK iTaadeetuRTKK K2023年5月21日星期日20aadeetuRTKK K00adeuTK0abtauTKR0tanabetRTK KTmTb101ua1Tb202ua2Tb303ua3uaTd0T

5、d1ua1Td2ua22023年5月21日星期日21aaa aet addiuR iLKdtdJK iTdt()()()()()()()aaaetadLsR IsUsKsJssK IsT s2023年5月21日星期日221aLsRtK1Js()aIs()dT s()seK()aUs()()()()()()()aaaetadLsR IsUsKsJssK IsT s1aLsRtK1Js()aIs()adtLsRT sK()seK()aUs2023年5月21日星期日232()()()taadatetKLsRsUsT sJLsJR sK KK,aamaetJRLTTRK K令21(1)()()()1e

6、aaadmamtKT sRsUsT sT T sT sK2023年5月21日星期日24()tt2023年5月21日星期日252023年5月21日星期日26MG给定速度速度控制器电流控制器功放电流反馈速度反馈速度环电流环2023年5月21日星期日2711aaRT s tK1Js()aIs()dT s()seK()aUs()iiK G s()iU s(1)()iiiiiKsK G ss设并令iaT2023年5月21日星期日2811aaRT s tK1Js()aIs()dT s()s1eaiaKT sK T s(1)iiiKss()iU stK1Js()aIs()dT s()s1eaiaKT sK

7、T siaiKRs()iU s2023年5月21日星期日29tK1Js()aIs()dT s()s1eaiaKT sK T s11aT s()iU s1iK 若，0aaTR 并令则()adtRT sK()s1eaiaKT sK T staKR Js()iU s2023年5月21日星期日301()()()1()()eaidmttidaKRsU sT sT sKKU sT sJs R只和J有关，与Ta和Ke无关1()()()adtIsJssT sK()()/()aiaIsU sR s()()()tmtaiaKTsK IsU sR2023年5月21日星期日31()tt2023年5月21日星期日322

8、023年5月21日星期日33taKR1J s()dT s()sfKvK()vUs()iU s1()()(),1famevdmmvtvfKRT KsUsT sTT sK KK K 其中2023年5月21日星期日34taKR1J s()dT s()sfK(1)vvvKT sT s()vUs()iU s211()()()11vavvdfmvvvtvT sRT ssUsT sK T T sT sK K T s2023年5月21日星期日352023年5月21日星期日36SN170170SNDC2023年5月21日星期日372023年5月21日星期日38112323+Vs-Vs120120SN312DCD

9、C1232023年5月21日星期日39120120312123UVWiuiviw120120312123UVW120120312123UVW120120312123UVW120120312123UVW120120312123UVW2023年5月21日星期日402023年5月21日星期日412极无刷电机4极无刷电机2023年5月21日星期日422023年5月21日星期日432023年5月21日星期日442023年5月21日星期日452emmat aTpiK immdeppdtuvwuuuvuwvvvwvwwwwdididiuRiLMMedtdtdtdididiuRiLMMedtdtdtdidid

10、iuRiLMMedtdtdt2023年5月21日星期日46()()()uuuuvvvvwwwwdiuRiLMedtdiuRiLMedtdiuRiLMedt02()2()2aaaaaaemeRRdiURiLKdRLLMKptemddJTTdt2023年5月21日星期日47MG给定速度速度控制器电流控制器功放电流反馈速度反馈速度环电流环控制逻辑PS2023年5月21日星期日48120120312123iuiviwUVW2023年5月21日星期日492023年5月21日星期日50coscos(120)cos(240)uAvAvAiitiitiit32jsuvwssAiiiii eiitUVWiuiv

11、iwr2023年5月21日星期日51(cossin)jssabsii rijiij三相 正交两相dq变换risibiaiqidcossinsincosdabqabiiiiii 2023年5月21日星期日52dqrLijLirisibiaiqiddjdtt()()dqqdrdideLL idtdtdij LL idt 2023年5月21日星期日53emr qt qTiK iemddJTTdtdddqqqqeddiuLRiL idtdiuLRiKL idttK1Js1LsR()qIs()dT s()seK()qUs1LsR()dIs()dUs()()qLs Is()()dLs Is2023年5月2

12、1日星期日540dqqqeemt qidiuLRiKdtTK i如使190dddtdt2023年5月21日星期日55*0di*qiPIDPIDje2 3PWM逆变器MSPSje3 2diqiduquaububiaiuiviwiuuvuwu2023年5月21日星期日562023年5月21日星期日57UVWUVW2023年5月21日星期日582023年5月21日星期日59202022EIRjX转子感应电流12022EIRjX 折合到定子11S转差率R1R2E1E2jX1jX22023年5月21日星期日60U1I1R1jX1E1Zm2R2I2jX21SRS112222221SEEISRjSXRjXR

13、S 22022,sin,dEtESEXSXdt2023年5月21日星期日61112222221SEEISRjSXRjXRS 22222221SPIRIRS发热作功222122222222112231133()emESRSTIRIRSSRS X2023年5月21日星期日62211122111,mmmRZRjXZjXZRjXS222111123()()()memmmZRTF SUZ ZZZZS力矩为S的函数，且非线性2023年5月21日星期日632121221122301,()bERSTRX 212max21230,2emETRSTSXX 2023年5月21日星期日642023年5月21日星期日6

14、511Econst111(1)SS21max1232ETX2023年5月21日星期日66TemTmax2023年5月21日星期日67条件：稳定运行时，S很小（约0.020.05），则可认为SX2R 2，则有211123,emETR 11,emtEconstTK如 2023年5月21日星期日68TemmaxTmaxTd2023年5月21日星期日69条件：不变Im不变22222122222()()()mmmRLLIIIIRL I10Im2023年5月21日星期日70转速 控制器电流 控制器逆变器电流反馈I1*I1IMTG12023年5月21日星期日71UVWiuiviwrrisibiaiqid20

15、23年5月21日星期日72risisqisdirirqird转子轴dq变换2023年5月21日星期日731.转子电压平衡方程20rrdR idt()rrrddjdttdt其中20rrdR it直轴分量2()0rqrdR idt交轴分量2023年5月21日星期日742.转子磁链方程222mrrm sdrdrdsdLL iL iiiLL 直轴分量220mm sqrqrqsqLL iL iiiL 交轴分量2222,mRrsdmRmRmdILiTITIdtRL 励磁电流2sqmRmRiddtT I转子磁链角速度带入电压平衡方程可得2023年5月21日星期日753.定子电压平衡方程1sssdRiudt1

16、1()()ssdm rdsqm rqLiL ij LiL i其中2sdsdsdsqmRdidKRiLuLiIdtdtT直轴分量交轴分量sqsqsqsdmRdidRiLuLiKIdtdt式中222121222(),mmmLLLRRR LLKLLL2023年5月21日星期日764.电磁转矩emmR sqTKIiK1Js1LsR()sqIs()dT s()sK()sqUs1LsR()mRIs()sdUs()()mRsqLs Is()()mRsdLs Is()emTsL211T s 2T2KT()mRs()sdIs2023年5月21日星期日77emT*mRi转矩 控制器磁链 控制器je2 3PWM逆变器IMTGje3 2sdisqi*sqi*sdi*sai*sbisbisaiuiviwi*ui*vi*wimRi转速 控制器磁链 发生器*211T sK2T*emT1s磁链模型2023年5月21日星期日78