运动控制系统第五章新版.pptxVIP

基于动态模型的异步电动机调速系统;5.1 异步电动机动态数学模型;5.1.1 异步电机动态数学模型的性质;模型的非线性; 模型的高阶性; 因此，异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。 必须设法予以简化，才能进行分析和设计。;三相异步电动机的多变量非线性 动态数学模型;假设条件：;; 定子三相绕组轴线 A、B、C 在空间是固定的，转子绕组轴线 a、b、c 随转子旋转，转子 a 轴和定子A 轴间的电角度 ? 为空间角位移变量。 所有变量在时间上未作任何限定，所讨论的动态模型适用于任何动态过程。;1. 异步电机动态模型的数学表达式;1. 电压方程;电压方程（续）; 电压方程的矩阵形式; 2. 磁链方程; 电感矩阵; 电感的种类和计算;互感; 自感表达式; 互感表达式; 第一类固定位置绕组的互感; 第二类变化位置绕组的互感; 磁链方程;自感矩阵;与转子位置 有关，矩阵的元素都是变参数。; 电压方程的展开形式; 磁链方程;; 值得注意的是， 和 两个分块矩阵互为转置，且均与转子位置 有关，它们的元素都是变参数，这是 系统非线性的一个根源。为了把变参数转换成常参数须利用坐标变换，后面将详细讨论这个问题。 ; 电压方程的展开形式;3. 转矩方程 ;（5-15） ; 转矩方程的矩阵形式;又由于 代入式（5-16）得 ; 转矩方程的三相坐标系形式; 应该指出，上述公式是在线性磁路、磁动势在空间按正弦分布的假定条件下得出来的，但对定、转子电流对时间的波形未作任何假定，式中的 i 都是瞬时值。 因此，上述电磁转矩公式完全适用于变压变频器供电的含有电流谐波的三相异步电机调速系统。;4. 电力拖动系统运动方程 ;5.1.3 坐标变换和变换矩阵;;直流电机数学模型的性质 直流电机的励磁电流与电枢电流分别可控，通过补偿绕组抵消电枢反映，则电磁转矩为; 分析结果;1. 坐标变换的基本思路 ; 交流电机的物理模型; 众所周知，交流电机三相对称的静止绕组 A 、B 、C ，通以三相平衡的正弦电流时，所产生的合成磁动势是旋转磁动势F，它在空间呈正弦分布，以同步转速 ?1 （???电流的角频率）顺着 A-B-C 的相序旋转。;; 旋转磁动势的产生;;;坐标变换的任务;1. 三相--两相变换（3/2变换） ;三相和两相变换;两套绕组瞬时磁动势在 ?、? 轴上的投影都应相等;3/2变换;三相—两相坐标系的变换矩阵;两相—三相坐标系的变换矩阵;2. 两相静止—两相旋转的变换（2s/2r变换）;2r/2s变换公式;2r/2s变换矩阵;2s/2r变换公式;两相静止—两相旋转坐标系的变换矩阵;5.1.4 三相异步电动机在两相坐标系上的 数学模型; 异步电机在两相任意旋转坐标系（dq坐 标系）上的数学模型 ; 变换关系 ;坐标变换; 变换过程; 异步电机在两相旋转坐标系dq上的物理模型 ;（1）磁链方程 ;——dq坐标系转子等效两相绕组的自感。 ;注意：;（2）电压方程 ;dq 坐标系上的电压—电流方程式; 两相坐标系上的电压方程是4维的，它比三相坐标系上的6维电压方程降低了2维。 在电压方程式等号右侧的系数矩阵中，含 R 项表示电阻压降，含 Lp 项表示电感压降，即脉变电动势，含 ? 项表示旋转电动势。;;令;旋转电动势向量 ;其中 ——电机转子角速度。 ; 异步电机在两相以任意转速旋转的dq坐标系上的数学模型。它比ABC坐标系上的数学模型简单得多，阶次也降低了，但其非线性、多变量、强耦合的性质并未改变。 ; dq 轴电压方程绘成动态等效电路，如图6-51所示，其中，图6-51a是 d轴电路，图6-51b是 q轴电路，它们之间靠4个旋转电动势互相耦合。图中所有表示电压或电动势的箭头都是按电压降的方向画的。;;2. 异步电机在 ? ? 坐标系上的数学模型 ;? ? 坐标系上的磁链方程;利用两相旋转变换阵 C2s/2r ，可得 ;?、? 坐标系上的异步电机数学模型，又称作Kron的异步电机方程式或双轴原型电机（Two Axis Primitive Machine）基本方程式。 ;3. 异步电机在两相同步旋转坐标系上的数学模型; 在二相同步旋转坐标系上的电压方程;在二相同步旋转坐标系上的