《[电子电路]大功率交交变频调速及矢量控制讲座》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[电子电路]大功率交交变频调速及矢量控制讲座（102页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术交变频调速及矢量控制技术(讲座讲座)马小亮马小亮天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮1 概述概述2 交交-交变频器基础交变频器基础3 交交-交变频器的控制交变频器的控制4 矢量控制基础矢量控制基础5 励磁同步机矢量控制系统励磁同步机矢量控制系统6 交交-交变频调速数字控制系统交变频调速数字控制系统7 异步机矢量控制系统异步机矢量
2、控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮1 概述概述1.1 交流调速和直流调速交流调速和直流调速 减小维护工作量减小维护工作量 突破直流电动机功率突破直流电动机功率速度极限速度极限 减小惯量，避免双电枢减小惯量，避免双电枢 节能节水节能节水 机电一体化机电一体化 节约成本节约成本(20003000 kW)2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系
3、统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮1.2 大功率交流调速类型大功率交流调速类型 交交-交变频：低速交变频：低速(600 rpm)，大功率大功率(2000 kW) 电电流流型型交交-直直-交交负负载载自自然然换换相相变变频频 无无整整流流子子电电机机： 高速高速600 rpm，大功率大功率2000 kW 中压电压型交中压电压型交-直直-交变频：采用交变频：采用IGBT，IGCT，GTO，IEGT器器件，下一代产品网侧性能好。件，下一代产品网侧性能好。1
4、 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮1.3 交交-交变频用电机交变频用电机(1) 同步机与异步机同步机与异步机 变频装置容量变频装置容量 网侧功率因数网侧功率因数 控制系统控制系统 弱磁倍数弱磁倍数(2) 电机特点电机特点 电压频率电压频率 阻尼绕组阻
5、尼绕组 机械强度机械强度 通风通风1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮2.1 单相输出交单相输出交-交变频原理交变频原理 A. 电路和波形电路和波形图图2-1 单相输出交单相输出交-交变频器交变频器图图2-2 单相输出交单相输出交-交变频器的输出电压
6、和电流波形交变频器的输出电压和电流波形1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮B. 六段区间四象限六段区间四象限C. 无环流死时无环流死时2 msIIIIIIIV图图2-2 六段区间四象限六段区间四象限1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交
7、交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮2.2 三相输出交三相输出交-交变频原理交变频原理 (1) 两种接线：两种接线： 公共交流母线公共交流母线 输出输出Y接接图图2-4 公共交流母线的三公共交流母线的三 相输出交交变频器相输出交交变频器图图2-5 输出输出Y连接的三相连接的三相 输出交输出交- -交变
8、频器交变频器1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(2) 输出输出Y接特点接特点 触发脉冲宽度触发脉冲宽度30 直流偏置和交流偏置。直流偏置和交流偏置。图图2-6 “准梯形波准梯形波”相电压及线电压波形相电压及线电压波形1 概述概述2 交交-交变交变频
9、器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮2.3 输出频率上限输出频率上限20 Hz(1) 转矩脉动转矩脉动T %和电流畸变率和电流畸变率DF %图图2-7 6脉波脉波(p=6)线路的线路的 和和1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量
10、控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图2-8 12脉波脉波(p=12)线路的线路的 和和1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系
11、统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(2) 变频器出力变频器出力 图图2-9 每桥最大峰值电流每桥最大峰值电流IBN与输出频率与输出频率fO的关系的关系1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频
12、调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮2.4 网侧功率因数网侧功率因数(1) 功率因数定义：功率因数定义： (2) 三相整流功率因数：三相整流功率因数： (3) 交交-交变频功率因数交变频功率因数 图图2-10 三相输出变频器的输入功率因数三相输出变频器的输入功率因数 梯形波最大基波幅值梯形波最大基波幅值1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究
13、所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(4) 无功计算（选补偿容量）无功计算（选补偿容量） 轧制曲线轧制曲线 计算曲线计算曲线 查图查图2-10曲线，得曲线，得 值值 算算S和和Q曲线曲线 (5) 容性负载时的功率因数容性负载时的功率因数 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大
14、功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮2.5 输入电流谐波输入电流谐波(1) 特特征征谐谐波波5，7，11，13 次次和和 旁旁频频。其其中：中： 图图2-11 交交变频器输入电流频谱交交变频器输入电流频谱 单相输出变频器；单相输出变频器； 三相输出变频三相输出变频器器(2) 注意防止电容补偿造成谐波放大注意防止电容补偿造成谐波放大 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机
15、矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮3.1 电压控制和电流控制电压控制和电流控制3.2 单相输出交单相输出交-交变频器的电流控制交变频器的电流控制(1) 电流调节及电压前馈补偿电流调节及电压前馈补偿 图图3-1 无环流电流控制型电路无环流电流控制型电路ACR 电流调节器；电流调节器；AUR 电压调节器电压调节器AKL 换向逻辑；换向逻辑；AT 触发装置触发装置(负信号向前移相负信号向前移相)1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的
16、控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮电压前馈补偿的作用；加快调节过程；实现有准备无环流切换。电压前馈补偿的作用；加快调节过程；实现有准备无环流切换。 图图3-2 移相特性移相特性1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制
17、系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(2) 电流断续补偿电流断续补偿图图3-3 电流连续和断续时的移相特性及电流连续和断续时的移相特性及uST 曲线曲线1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制
18、系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮 图图3-4 电流断续补偿电流断续补偿 a) 电路电路 b) 特性特性1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(3)
19、及及 限制限制 图图3-5 电流调节器限幅电路电流调节器限幅电路限幅考虑因素：限幅考虑因素： 满足上式；满足上式； 减去电压前馈量减去电压前馈量 考虑极性开关影响考虑极性开关影响1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(4) 零电流检测零电流检测 图图3
20、-6 晶闸管管压降检测原理电路晶闸管管压降检测原理电路H对应对应I =01 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(5) 无环流换向逻辑无环流换向逻辑A、换向逻辑要求：换向逻辑要求： a. 反向后准备切换反向后准备切换 b. 第一级延时第一级延时 封锁延时
21、封锁延时 c. 第二级延时第二级延时 开通延时开通延时B、减小死时到减小死时到2 ms，C、极性鉴别及超前校正极性鉴别及超前校正 图图3-7 极性鉴别器特性极性鉴别器特性 图图3-8 极性鉴别器电路极性鉴别器电路1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮D
22、、摇摆控制摇摆控制 图图3-9 电流断续时的移相特性及摇摆控制过程电流断续时的移相特性及摇摆控制过程1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮3.3 三相输出交三相输出交-交变频器的电流控制交变频器的电流控制(1) 三相交流电流调节三相交流电流调节 图图3
23、-10 三相交流电流调节系统三相交流电流调节系统13AAR 交流电流调节器；交流电流调节器； 13ADR直流电流调节器；直流电流调节器； 13AUR 电压调节器；电压调节器； 13AT 触发装置触发装置1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(2) 交流
24、偏置交流偏置 图图3-11 “准梯形波准梯形波”的形成的形成1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮4.1 电动机统一控制理论电动机统一控制理论(1) 调速的任务是控制转速，关键是转矩控制调速的任务是控制转速，关键是转矩控制图图4-1 速度环框图速度环框
25、图1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(2) 统一电机转矩公式统一电机转矩公式 控制转矩需控制任意控制转矩需控制任意二向量幅值及它们夹角。二向量幅值及它们夹角。 图图4-2 电机磁通势矢量图电机磁通势矢量图平行四边形面积平行四边形面积1 概述概述2
26、交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮4.2 直流电动机控制直流电动机控制 图图4-3 直流电动机示意图直流电动机示意图图图4-4 直流调速系统框图直流调速系统框图1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制
27、基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮4.3 交流电动机矢量控制基本概念交流电动机矢量控制基本概念(1) 标量控制和矢量控制标量控制和矢量控制标量控制（标量控制（ 控制）：只控制向量幅值和旋转速度，控制）：只控制向量幅值和旋转速度， 不控制角度，动态差。不控制角度，动态差。矢量控制：不仅控制幅值和旋转速度，还控制角度，矢量控制：不仅控制幅值和旋转速度，还
28、控制角度， 动态好。动态好。(2) 矢量控制概念矢量控制概念交流量：幅值、频率、相位三变量，不好控制和计算。交流量：幅值、频率、相位三变量，不好控制和计算。站在同步坐标系上，交流量变为直流量，易控制和计算。站在同步坐标系上，交流量变为直流量，易控制和计算。 图图4-5 矢量控制过程框图矢量控制过程框图(3) 按转子位置定向和按磁通定向。按转子位置定向和按磁通定向。 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机
29、矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮4.4 坐标系及符号规定坐标系及符号规定(1) 坐标系坐标系定子坐标系定子坐标系(静止静止) R-S-T 和和转子坐标系转子坐标系d-q 旋转角频率旋转角频率r 磁链坐标系磁链坐标系 旋转角频率旋转角频率s图图4-6 交流电动机定子坐标系交流电动机定子坐标系1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数
30、字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(2) 符号规定符号规定 A. 变量变量上标下标变量名变量名：变量名：i、u、e、 上标：绕组名上标：绕组名下标：坐标名下标：坐标名例如：例如： 表示定子电压在表示定子电压在 轴分量轴分量 表示转子电流在表示转子电流在 d 轴分量轴分量1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交
31、交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮B. 矢量矢量(以黑体表示以黑体表示)C. 角速度角速度：同步角速度，比例于定子频率：同步角速度，比例于定子频率：转子角速度，比例于电动机转速：转子角速度，比例于电动机转速：转差角速度：转差角速度D. 角度角度 磁链位置角磁链位置角 转子位置角转子位置角 负载角负载角E. 参数参数参数名参数名下标下标q qqq轴参数、轴参数、漏（抗）、漏（抗）、h h主（电抗）主（电抗） 下标
32、下标: : ss定子、定子、rr转子、转子、ee励磁、励磁、DD阻尼、阻尼、dddd轴参数、轴参数、例：例：1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮4.5 空间矢量概念空间矢量概念.交交流流机机的的基基础础 空空间间旋旋转转磁磁场场(矢矢量量)，空空间间
33、磁磁场场由由三三相分磁势、三相定子电流产生。相分磁势、三相定子电流产生。三相定子电流由三相电压、电势决定。三相定子电流由三相电压、电势决定。电机旋转通过上述三相变量来控制。电机旋转通过上述三相变量来控制。需找出三相变量与空间需找出三相变量与空间合成矢量的关系矢量的关系 空间矢量概念。空间矢量概念。 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大
34、功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图4-7 电动机定子垂直剖面图电动机定子垂直剖面图 磁势空间矢量磁势空间矢量 定子电流空间矢量定子电流空间矢量 空间矢量定义空间矢量定义( (数学定义数学定义) )磁链矢量；电势矢量磁链矢量；电势矢量e；电压矢量电压矢量u F和和 物理上存在物理上存在i 本身物理上不存在，但代表了物理上存在的磁场向量。本身物理上不存在，但代表了物理上存在的磁场向量。u，e 物理上不存在，只是运算中的符号，反映三相物理物理上不存在，只是运算中的符号，反映三相物理 量间关系。量间关系。 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频
35、器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮( (公式和向量图与电机学中相同，含义不同；空间关系；时间关系公式和向量图与电机学中相同，含义不同；空间关系；时间关系) )。磁场电流向量磁场电流向量 定义：定义：方向方向 磁场绕组轴线磁场绕组轴线幅值：幅值：数学中空间矢量两种表示方法：数学中空间矢量两
36、种表示方法：直角坐标：直角坐标：极坐标：极坐标： 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮4.6 坐标变换及矢量控制坐标变换及矢量控制 (1) 3/2和和2/3变换变换 3/2变换变换3/2变换变换图图4-8 3 / 2和和2 / 3变换符号变换符号1
37、概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(2) 矢量回转器矢量回转器 已知已知A在在UV坐标轴上的分坐标轴上的分量和夹角量和夹角 ，求它在，求它在XY坐标坐标轴上的分量，或反之。轴上的分量，或反之。 图图4-13 在在U-V和和X-Y坐标系上的矢量坐标系上的
38、矢量A图图4-14 矢量回转器矢量回转器(VD)符号符号1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(3) 矢量分析器矢量分析器VA：知：知A在在XY上分量，求模上分量，求模A和辐角和辐角 图图4-15 在在X-Y坐标系上的矢量坐标系上的矢量A图图4-16
39、矢量分析器矢量分析器(VA)电路电路图图4-17 矢量分析器矢量分析器(VA)符号符号1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮4.7 永磁同步机按转子位置定向矢量控制永磁同步机按转子位置定向矢量控制 图图4-18 永磁同步机示意图永磁同步机示意图1 概述
40、概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图4-19 永磁同步机控制系统永磁同步机控制系统问题：加载后问题：加载后 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢
41、量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮4.8 励磁同步机按磁链定向的矢量控制励磁同步机按磁链定向的矢量控制解解决决永永磁磁机机问问题题必必须须：随随负负载载增增加加，加加大大 的的值值和和它它与与 之之间夹角，维持间夹角，维持 和和 恒定恒定 以磁链为基准。以磁链为基准。励磁同步机矢量图励磁同步机矢量图 图图4-20 普通同步电动机矢量图普通同步电动机矢量图若控制使若控制使 恒定，则：恒定，则：
42、1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮只是只是 和和 物理上不存在，需通过坐标变换得到。物理上不存在，需通过坐标变换得到。控制原理：控制原理：已知量已知量 ： 来自速度调节器。来自速度调节器。 来自磁链设定环节。来自磁链设定环节。 和直流机一样：和直流
43、机一样： 和和 ：励磁电流和定子电流磁化分量，控制磁链：励磁电流和定子电流磁化分量，控制磁链 ； ：定子电流力矩分量，控制转矩：定子电流力矩分量，控制转矩 。求控制量：求控制量：( ( 电动机功率因数角电动机功率因数角) )若若 , ,则则1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量
44、控制技术讲座 马小亮马小亮工具：工具：VD和和2/3、3/2变换变换关键：关键：VD需磁链位置角需磁链位置角 。 计算方法：电流模型计算方法：电流模型(IMO)和电压模型和电压模型(UMO) 和和 物理上不存在，需要变换到物理上存在的三相交物理上不存在，需要变换到物理上存在的三相交流量流量 进行控制。进行控制。UMO用于高速，用于高速，IMO用于低速。用于低速。1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量
45、控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮IMO：先算负载角先算负载角 ( 转子位置角，可测量转子位置角，可测量)图图4-21 使用电流模型的普通同步电动机矢量控制系统使用电流模型的普通同步电动机矢量控制系统1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气
46、传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮UMO：基于基于（VA）图图4-22 使用电压模型的普通同步电动机矢量控制系统使用电压模型的普通同步电动机矢量控制系统1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮
47、马小亮4.9 矢量控制系统电机加减速和正反转矢量控制系统电机加减速和正反转 矢量控制系统中无频率发生器和相序切换。加减速和正反转矢量控制系统中无频率发生器和相序切换。加减速和正反转都是通过控制转矩，改变转速自己转出来。都是通过控制转矩，改变转速自己转出来。 自同步：自同步： 图图4-23 电动机磁通势矢量图电动机磁通势矢量图1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究
48、所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图4-24 电流矢量旋转方向与相序的关系电流矢量旋转方向与相序的关系1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮4.10 励磁绕组的暂态效应励磁
49、绕组的暂态效应 加快负载变化时的励磁电流调节过程加快负载变化时的励磁电流调节过程 图图4-25 同步电动机的励磁回路同步电动机的励磁回路1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮4.11 阻尼绕组作用阻尼绕组作用 A 加载之初，加载之初， 角产生异步力矩，
50、减小速降。角产生异步力矩，减小速降。 B 动态过程后期，起稳定作用。动态过程后期，起稳定作用。 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮5.1 变频器三相电流控制系统变频器三相电流控制系统输入量：输入量：及实际值反馈量及实际值反馈量 图图5-1 三相交流
51、电流调节系统三相交流电流调节系统 13AAR：交流电流调节器；交流电流调节器；12ADR：直流电流调节直流电流调节器；器；13AUR：交流电压调节器；交流电压调节器；13AT：触发装置触发装置1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图5-2 三相电流控
52、制系统三相电流控制系统1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮前馈电压计算前馈电压计算图图5-3 同步电动机矢量图同步电动机矢量图图图5-4 前馈电压计算电路前馈电压计算电路1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的
53、控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮5.2 电流模型电流模型( IMO ) 实际的实际的IMO需考虑：需考虑：d-q轴轴磁磁路路不不对对称称： ；阻尼绕阻影响；阻尼绕阻影响；磁化曲线非线性。磁化曲线非线性。输入量：输入量：计算：计算：A 定子、励磁、磁化及阻尼电流矢量定子、励磁、磁化及阻尼电流矢量 磁路不对称，需要在磁路不对称，
54、需要在d-q坐标系计算坐标系计算1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图5-5 隐极同步电动机矢量图隐极同步电动机矢量图图图5-6 凸极同步电动机矢量图凸极同步电动机矢量图考虑阻尼影响考虑阻尼影响 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交
55、交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮B. 电流模型原理框图电流模型原理框图 图图5-7 同步电动机电流模型第一部分同步电动机电流模型第一部分图图5-8 同步电动机电流模型第二部分同步电动机电流模型第二部分1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢
56、量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图5-9 同步电动机电流模型同步电动机电流模型IMO复杂，参数多，精度受影响，用于低速复杂，参数多，精度受影响，用于低速5%) 。问题：问题：(1)积分器初始值设置；积分器初始值设置；(2) 积分漂移；积分漂移；(3) IMO和和UMO平滑过渡。平滑过渡。1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交
57、-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮5.4 磁链调节及弱磁控制磁链调节及弱磁控制 A. 开环磁链设定开环磁链设定图图5-11 电流模型磁链给定电路电流模型磁链给定电路1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量
58、控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮B. 闭环磁链控制闭环磁链控制 (|n|8%) a. 基速以下基速以下磁链闭环磁链闭环 b. 基速以上，电动状态基速以上，电动状态电压闭环电压闭环 c. 基速以上，制动状态基速以上，制动状态电势闭环电势闭环图图5-12 磁链闭环及电压闭环电路磁链闭环及电压闭环电路1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4
59、矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮C. 调节器调节器a. 调节调节-P调节器调节器b. 调节调节-PI调节器调节器1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步
60、机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮5.5 转速及转子位置测量转速及转子位置测量A. 信号频率及转向判别信号频率及转向判别 B. 转速测量转速测量a. M法法 低低速速误误差差大大b. T法法 高高速速误误差大差大c. M/T法法 图图5-13 编码器信号倍频电路编码器信号倍频电路1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字
61、控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图5-14 M/T法时序法时序1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座
62、 马小亮马小亮M/T法法只要只要 ，则分辨率，则分辨率 。最低转速限制：每个采样周期最低转速限制：每个采样周期T中最少中最少1个脉冲。个脉冲。1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮B. 位置测量位置测量 问题：问题： a. b. 初始位置角初始位置角
63、靠电压模靠电压模型型 c. 同步脉冲同步脉冲 设置设置1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮5.6 电机功率因数控制电机功率因数控制 图图5-15 同步电动机矢量图同步电动机矢量图A. 功率因数控制功率因数控制B. 最小电流限制最小电流限制-5%5%0
64、1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮5.7 速度调节速度调节 图图5-16 速度控制原理图速度控制原理图A. 弱磁自适应弱磁自适应B. 最大输出限幅最大输出限幅1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢
65、量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图5-17 动态转矩补偿波形动态转矩补偿波形C. 动态转矩补偿动态转矩补偿1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异
66、步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮5.8 系统总框图系统总框图 图图5-18 同步电动机矢量控制系统框图同步电动机矢量控制系统框图1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交
67、变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮6.1 数字控制共性问题数字控制共性问题 (1) 离散和采样离散和采样 模模拟拟系系统统 并并行行连连续续控控制制 数数字字系系统统 串串行行离离散散控控制制 采样周期确定采样周期确定 香农采样定理：香农采样定理： 多级采样周期多级采样周期1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变
68、频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮 固定周期采样固定周期采样 变周期采样变周期采样 采样与功率器件同步。采样与功率器件同步。 图图6-1 采样周期及任务执行顺序采样周期及任务执行顺序1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮
69、(2) 连续变量的量化连续变量的量化当量选择原则：当量选择原则： 所有量有相同精度所有量有相同精度 减少运算中的变换系数减少运算中的变换系数测量值与相对值测量值与相对值 测量值，如测量值，如A，V，r/min 等等 相对值相对值=测量值测量值/基值基值基值定义：基值定义： 定定子子电电压压 ：额额定定相电电压压峰值峰值 电电流流电电流流 ：额额定定相相电电流流峰值峰值 阻抗：阻抗： 励磁电流：励磁电流：采用相对值计算省去许多系数采用相对值计算省去许多系数例如：例如：1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同
70、步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮数字系统按相对值量化：数字系统按相对值量化：若处理器位数若处理器位数16位位，则，则214 = 100% 对应相对值对应相对值1.0或最大值。或最大值。输入标定环节输入标定环节 (3) 模拟量测量模拟量测量 A. 瞬时采样：瞬时采样：A/D B. 平均值采样：多次采样求平均值平均值采样：多次采样求平均值 模拟量 V频率量 f+10 V90 k
71、Hz0 V60 kHz10 V30 kHz 模拟量模拟量V-f-D变换中变换中V-f 的变换的变换1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮 f / D变换用变换用M / T法法 两计数器两计数器变换用同步变换用同步V V / f 芯片芯片 克服电容精度影
72、响克服电容精度影响/型型A/D (4) 数字数字PI调节：必须在总输出和积分器输出两处限幅调节：必须在总输出和积分器输出两处限幅 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图6-2 PI调节器框图调节器框图1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3
73、 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图6-3 PI调节器响应调节器响应a) 输入输入YE； b) Y和和YI均限幅的情况；均限幅的情况； c)Y限幅、限幅、YI不限幅的情况不限幅的情况1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础
74、5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(5) 带圆角的给定积分器带圆角的给定积分器 图图6-4 带圆角带圆角RG框图框图X 输入；输入；Y 输出；输出；YA Y一阶微分输出，一阶微分输出，YA=TIdY/dt；YB Y二阶微分输出，二阶微分输出，YB=TIdYA/dt=TI2d2Y/dt2；TU 加速时间；加速时间；TRU 加速圆角时间；加速圆角时间；TD 减速
75、时间；减速时间；TRD 减速圆角时间；减速圆角时间；A1 逻辑控制放大器；逻辑控制放大器；Kg 反馈系数；反馈系数；A2 限幅放大器限幅放大器(放大系数放大系数Kg，限幅限幅1.0)；I1、I2 积分器积分器(积分时间常数积分时间常数TI)1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量
76、控制技术讲座 马小亮马小亮图图6-5 带圆角带圆角RG响应响应1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(6) 晶闸管数字移相触发晶闸管数字移相触发A. 时钟脉冲与电网频率同步时钟脉冲与电网频率同步 锁相环锁相环图图6-6 带圆角带圆角RG响应响应PDS
77、相位差检测单元；相位差检测单元；LPF 低通滤波器；低通滤波器；VFC 压频变换器；压频变换器；1/216 16位分频器；位分频器；c 固定设定值固定设定值B.触发角触发角 与电网相位同步与电网相位同步 同步电源输入滤波同步电源输入滤波 多次测量求平均值多次测量求平均值C.变周期采样，用触发脉冲作为中断信号变周期采样，用触发脉冲作为中断信号1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津
78、电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(7) 预控预控 加快动态响应加快动态响应 图图6-7 带预控的直流调速框图带预控的直流调速框图RG 斜坡给定环节；斜坡给定环节；ASR 速度调节器；速度调节器；ACR电流调节器；电流调节器；A功功率率放大器放大器 (放大系数为放大系数为KA)；CPC 电流预控环节；电流预控环节；NPC 转速预控环节转速预控环节1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系
79、统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮6.2 交交-交变频调速数字系统的特殊问题交变频调速数字系统的特殊问题(1) 总线式多处理器系统，异步通讯总线式多处理器系统，异步通讯 图图6-8 多处理器异步通信多处理器异步通信(2) 系统构成及采样模式系统构成及采样模式 处理器处理器2 矢量控制中电机模型，直流电流调节，弱磁控矢量控制中电机模型，直流电流调节，弱磁控 制，矢量变控等，固定周期采样，工作量大。制，矢量
80、变控等，固定周期采样，工作量大。 处理器处理器3 交流电流调节，电压电流给定计算，触发，无交流电流调节，电压电流给定计算，触发，无 环流。变周期采样，实时性强。环流。变周期采样，实时性强。 信号测量：一套传感器，二套采样系统信号测量：一套传感器，二套采样系统(固定周期和变周期固定周期和变周期) 处理器处理器1 速度调节，速度调节， 开停机联锁、开停机联锁、 设设备备运运行行状状况况 监监视视。固固定定周周 期采样。期采样。1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变
81、频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(3) 数字系统中的坐标变换数字系统中的坐标变换 极坐标法极坐标法图图6-9 在在U-V和和X-Y坐标系上的矢量坐标系上的矢量A时时时时式中：式中：VAVD2/3变换变换1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7
82、异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(4) 数字矢量控制系统中的滞后补偿数字矢量控制系统中的滞后补偿 PM1、PM2中变量为直流量，变化慢，不用补偿。中变量为直流量，变化慢，不用补偿。 PM3中中 和和 为交流量，变化快，要补偿为交流量，变化快，要补偿( 若输出频率若输出频率 Hz，滞后滞后3.3 ms，导致导致20滞后滞后 )。 固定滞后时间补偿，固定滞后时间补偿， 可变滞后时间补偿，由两种采样机制和异步通讯造成，可变滞后时间补偿，由两种采样机制和异步通讯造成，
83、 通过三个计时器测得。通过三个计时器测得。 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮(5) 数字系统中的电压模型数字系统中的电压模型( UMO ) 问题：问题：A. 纯积分漂移抑制纯积分漂移抑制 B. 滞后补偿：平均值采样滞后补偿：平均值采样0.5T，离
84、散离散1T，共共1.5T。 图图6-10 数字系统电压模型框图数字系统电压模型框图1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图6-11 数字系统电压模型矢量图数字系统电压模型矢量图1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制
85、频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图6-12 数字系统电压模型在恒磁时的仿真结数字系统电压模型在恒磁时的仿真结1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制
86、系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统c) 新模型，加新模型，加 补偿补偿a) 传统模型；传统模型；b) 新模型，未加新模型，未加 补偿；补偿；天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮( 6 ) 转子位置转子位置( )测测量：量： A. 测量测量( UMO )图图6-13 和和 测量过程测量过程B. 测量：开环转电机测量：开环转电机 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交
87、交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮6.3 同步机交同步机交-交变频调速数字控制系统交变频调速数字控制系统 A. STMADYN-D简介简介 硬件：基于总线结构多处理系统；硬件：基于总线结构多处理系统； 软件：软件：STEP7 / HW和和CFC图形编程软件。图形编程软件。 B. 同步机交交变频系统硬件配置同步机交交变频系统硬件配置 1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的
88、控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图6-14 SYMADYN D 硬件配置硬件配置1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统
89、量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮C. 软件框图软件框图 图图6-15 同步电动机交同步电动机交-交变频数字矢量控制系统框图交变频数字矢量控制系统框图1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲
90、座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图6-16 同步电动机交同步电动机交-交变频数字矢量控制软件功能块简图交变频数字矢量控制软件功能块简图1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮 RRV数据接收数据接收 IWE实际值测量实际值测量 UMO电压模
91、型电压模型 IMO电流模型电流模型 PUR磁链磁链/电压调节电压调节 COS功率因数控制功率因数控制 VIBCOM振荡补偿振荡补偿 IEM励磁电流监控励磁电流监控 OWA定位角选择定位角选择 GGR直流电流调节直流电流调节 SUGS数据传送数据传送6.4 矢量控制部分主要功能块矢量控制部分主要功能块1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大
92、功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮图图6-17 PUR功能块简图功能块简图以以PUR功能块为例功能块为例1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮-( (自自IMO ) )( (自自UMO ) )图图6-
93、18 角切换框角切换框图图1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统+天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮7.1 气隙磁链、定子磁链和转子磁链气隙磁链、定子磁链和转子磁链 图图7-1 异步电动机矢量图异步电动机矢量图气隙磁链气隙磁链 互感互感定子磁链定子磁链 定子全电感定子全电感其中其中1
94、概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7
95、异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统转子磁链转子磁链 其中其中 转子全电感转子全电感 忽略忽略 项后，项后，其中其中 定转子总漏定转子总漏感感 天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统7.2 异步机矢量控制原理异步机矢量控制原理按按 定向，实现转矩和磁链
96、解耦。定向，实现转矩和磁链解耦。式中：式中： 转子时间常数转子时间常数电机模型：电机模型： 电压模型电压模型UMO与同步机系统相同，只是计算电势时与同步机系统相同，只是计算电势时 改为改为 。 天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统电流模型电流模型IM
97、O 滑差角频率滑差角频率 负载角负载角 位置角位置角图图7-2 使用电流实际值的电流模型使用电流实际值的电流模型天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统7.3 异步机矢量控制系统异步机矢量控制系统 图图7-3 磁链闭环的矢量控制系统磁链闭环的矢量控制系统
98、天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮1 概述概述2 交交-交变交变频器基础频器基础3 交交-交变交变频器的控制频器的控制4 矢量控制矢量控制基础基础5 励磁同步励磁同步机矢量控制机矢量控制系统系统6 交交-交变频交变频调速数字控调速数字控制系统制系统7 异步机矢异步机矢量控制系统量控制系统与同步机系统的比较：与同步机系统的比较： (1) 异步机按异步机按 定向，同步机按定向，同步机按 定向；定向； (2) 定子电流控制部分相同；定子电流控制部分相同； (3) 转速控制部分相同；转速控制部分相同； (
99、4) 异步机无励磁系统；异步机无励磁系统； (5) 异步机无电机功率因数控制环节；异步机无电机功率因数控制环节； (6) 电压模型电压模型UMO相同，电流模型相同，电流模型IMO不同，不同，UMO和和IMO 过渡方法相同；过渡方法相同； (7) 异步机异步机 测量不必初始定位。测量不必初始定位。天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮谢谢各位！天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮天津电气传动设计研究所天津电气传动设计研究所大功率交大功率交-交变频调速及矢量控制技术讲座交变频调速及矢量控制技术讲座 马小亮马小亮
