1 異步電動機轉矩的產生原理
異步電動機和直流電動機不一樣,其旋轉磁場或磁通雖然也是由外部三相交流電源提供,但影響因素很多,例如,電壓、負載變化都會影響磁通,用簡單的U/f 恒定控制在動態環境下(例如,起動、制動、負載突變)是不可能絕對保持磁通恒定。
為此,出現了一種矢量控制方法,即把矢量形式的定子電流I1分解為兩種成分,一種是為建立磁通稱為勵磁成分,另一種是產生轉矩稱為轉矩成分,而且可以分別獨立地進行控制。矢量控制的實質是動態控制U員、f,使椎m在靜、動態時均絕對保持恒定,最終達到電動機轉矩精密可控的目的。
圖1 為基于矢量控制的概念,把異步電動機產生轉矩的原理與直流電動機作比較。圖1(a)為直流電動機勵磁繞組產生磁通的原理圖,若從電刷方向來看電樞,可見勵磁繞組軸與電樞繞組軸是直交的。若勵磁磁通的方向為椎,電樞電流的方向為Ia,則根據法拉第左手定律可確定電樞繞組的受力方向為F,亦即電動機產生的轉矩為
Lm為電樞繞組與勵磁繞組間互感。
圖1(b)為矢量控制的異步電動機轉矩產生的原理示意圖。圖中,定子繞組上加了三相交流電壓,則繞組中將流過三相交流電流,根據“物理電磁學”原理,三相交流電流將產生合成的旋轉磁
以上就是把異步電動機與直流電動機作對比,考慮的基于矢量控制的異步電動機轉矩產生的原理。
這樣,若從定子旋轉磁場坐標系來看,則認為該坐標軸上有兩個固定的(集中的)相互直交的兩個繞組,其中分別流過電流IM 和IT;并認為IM 是產生旋轉磁場磁通椎m的勵磁電流成分,IT則為產生轉矩的并在定子側反映出的轉矩電流成分,它與轉子電流I22對應。
在矢量控制中,由于勵磁電流IM設定為恒值,磁通椎m與旋轉磁場的速度無關,而IT是變化的,則轉矩將和IT成比例關系并可自由調節。
2 與定子三相電流對應的IT和IM
該公式與用傳統MT/琢茁/abc 計算方法所得出的結論是一致的,但避開了交流三相/二相變換和矩陣公式運算。
3 轉差頻率型矢量控制變頻調速系統
既然異步電動機經過坐標變換可以等效成直流電動機,那么,模仿直流電動機的控制策略,得到直流電動機的控制量,經過相應的坐標反變換,就能夠控制異步電動機了。由于進行坐標變換的是電流(代表磁勢)的空間矢量,所以通過坐標變換實現的控制系統就叫做矢量控制系統(VectorControl System),簡稱VC 系統。
4 檢測電機轉速的轉差頻率型矢量控制變頻調速系統
(審核編輯: 智匯小新)
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