dq坐标变换数学原理.ppt

dq坐标变换数学原理;3.2 坐标变换和动态数学模型的简化;一、 坐标变换的基本思路 ; 交流电机的物理模型; （1）交流电机绕组的等效物理模型; 旋转磁动势的产生; （2）等效的两相交流电机绕组;（3）旋转的直流绕组与等效直流电机模型;;;;2. 三相--两相变换（3/2变换） ; 三相和两相坐标系与绕组磁动势的空间矢量 ;;写成矩阵形式，得;得; 令 C3/2 表示从三相坐标系变换到两相坐标系的变换矩阵，则 ; 如果三相绕组是Y形联结不带零线， 则有 iA + iB + iC = 0，或 iC = ? iA ? iB 。 代入式（3-37）得;3. 两相—两相旋转变换（2s/2r变换） ;;;写成矩阵形式，得 ; 对式（3-40）两边都左乘以变换阵的逆矩阵，即得 ;它是指由d、q轴电流求定子电流和与d轴的夹角?1。显然，其变换式应为 ; 变换过程;三、异步电动机在?、?静止坐标系上的 数学模型;1. 电压方程;2.磁链方程;3. 电磁转矩方程;4. 异步电机在两相同步旋转坐标系（dq坐 标系）上的数学模型 ;1.电压方程;2.磁链方程; 3.3 矢量控制变频调速系统;3.3 矢量控制变频调速系统;3.3.1 矢量控制的基本思路; 如果观察者站到铁心上与坐标系一起旋转，他所看到的便是一台直流电机，可以控制使交流电机的转子总磁通 ? r 就是等效直流电机的磁通，则M绕组相当于直流电机的励磁绕组，im 相当于励磁电流，T 绕组相当于伪静止的电枢绕组，it 相当于与转矩成正比的电枢电流。 ; 既然异步电机经过坐标变换可以等效成直流电机，那么，模仿直流电机的控制策略，得到直流电机的控制量，经过相应的坐标反变换，就能够控制异步电机了。 由于进行坐标变换的是电流（代表磁动势）的空间矢量，所以这样通过坐标变换实现的控制系统就叫作矢量控制系统（Vector Control System）。;3.3.2 异步电动机在按转子磁场定向的MT同步旋转坐标系中的数学模型; 按转子磁链定向 ;异步电动机的坐标变换结构图 3/2——三相/两相变换; VR——同步旋转变换; ? ——M轴与?轴（A轴）的夹角 ;1. 磁链方程 ;2.电压方程 ;3.电磁转矩方程 ;3.3.3 矢量控制基本方程 ;由磁链方程（3-49）可得 ;3.3.3 矢量控制基本方程;3.3.3 矢量控制基本方程;3.3.3 矢量控制基本方程; 按转子磁链定向的意义;; 工作原理;特 点;3.3.5 转子磁链观测模型 ;3.3.6 磁链开环的间接矢量控制系统;－; 系统的主要特点;3.3.6 磁链开环的间接矢量控制系统; （3） i*sm和i*st 经直角坐标/极坐标变换器K/P合成后，产生定子电流幅值给定信号 i*s 和相角给定信号? *s 。前者经电流调节器ACR控制定子电流的大小，后者则控制逆变器换相的时刻，从而决定定子电流的相位。定子电流相位能否得到及时的控制对于动态转矩的发生极为重要。; 在动态过程中，实际参数与矢量控制方程中所用的参数可能不一致，例如由于温度变化和频率不同而影响转子电阻Rr，进而影响转子时间常数Tr；由于饱和程度的不同而影响电感等等。那么，利用给定的参数求得的和就会偏离实际的数值，在控制中造成磁场定向的不准确。为了解决这个问题，可以采用参数辨识和自适应控制的方法进行改进。 ;UDC; 为实现实时全数字化矢量控制变频调速，系统采用了TI公司的TMS320LF2407A DSP为控制核心。系统的内环为电流调节环，采样周期为100μs;外环为速度调节环，采样周期为1ms。在通用定时器1下溢中断处理程序中调用电流环调节子程序或速度环调节子程序，并且电流环中断优先级比速度环中断优先级高。 ;;目前矢量控制的交流变频调速系统已走向实用化，成功地应用于轧机主传动、电力机车牵引系统、数控机床和电动汽车中。 例如，大功率轧钢机主传动要求有很快的动态响应和相当高的过载能力，一直用直流电机，由于直流电动机的换向器和电刷在大功率方面问题较多，而且维护工作量大，在1980年以后逐步用交流异步电动机或同步电动机变频调速代替直流电动机调速。;冷轧机的调速指标如下： 电动机容量 3000~6000kW 电动机转速 ~1500r/min 调速响应 60rad/s 调速精度 0.0004% 力矩控制精度 2%;20世纪80年代，由于电力电子高压大功率全控型器件GTO的问世，使变频器进一步小型化、轻量化、大功率化。这种新