交流伺服電機(jī)的矢量控制

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯交流伺服電機(jī)的矢量控制 1.溝通感應(yīng)伺服電機(jī)的矢量掌握 矢量掌握理論最先是在1971年由德國學(xué)者F.Blachke提出的。在伺服系統(tǒng)中，直流伺服電機(jī)能獲得優(yōu)良的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)性能，其根本緣由是被掌握只有電機(jī)磁通和電樞電流Ia，且這兩個(gè)量是獨(dú)立的。此外，電磁轉(zhuǎn)矩（Tm=KT Ia）與磁通和電樞電流Ia分別成正比關(guān)系。因此，掌握簡潔，性能為線性。假如能夠模擬直流電機(jī)，求出溝通電機(jī)與之對(duì)應(yīng)的磁場與電樞電流，分別而獨(dú)立地加以掌握，就會(huì)使溝通電機(jī)具有與直流電機(jī)近似的優(yōu)良特性。為此，必需將三相交變量（矢量）轉(zhuǎn)換為與之等效的直流量（標(biāo)量），建立起溝通電機(jī)的等效模型，然后按直流

2、電機(jī)的掌握方法對(duì)其進(jìn)行掌握。 下圖所示三相異步溝通電機(jī)在空間上產(chǎn)生一個(gè)角速度為0的旋轉(zhuǎn)磁場。假如用圖b中的兩套空間相差900的繞組和來代替，并通以兩相在時(shí)間上相差900的溝通電流，使其也產(chǎn)生角速度為0的旋轉(zhuǎn)磁場,則可以認(rèn)為圖a和圖b中的兩套繞組是等效的。若給圖c所示模型上兩個(gè)相互垂直繞組d 和 q，分別通以直流電流id 和iq ，則將產(chǎn)生位置固定的磁場,假如再使繞組以角速度0旋轉(zhuǎn)，則所建立的磁場也是旋轉(zhuǎn)磁場，其幅值和轉(zhuǎn)速也與圖a一樣。 三相A、B、C系統(tǒng)變換到兩相、系統(tǒng) 這種變換是將三相溝通電機(jī)變?yōu)榈刃У亩鄿贤姍C(jī)。上圖a所示的三相異步電機(jī)的定子三相繞組，彼此相差1200空間角度，當(dāng)通以三相

3、平衡溝通電流 iA, iB, iC 時(shí)，在定子上產(chǎn)生以同步角速度0旋轉(zhuǎn)的磁場矢量。三相繞組的作用，完全可以用在空間上相互垂直的兩個(gè)靜止的、繞組代替，并通以兩相在時(shí)間上相差900的溝通平衡電流 i 和 i ，使其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的幅值和角速度也分別和0，則可以認(rèn)為上圖a、b中的兩套繞組是等效的。 應(yīng)用三相/二相的數(shù)學(xué)變換公式，將其化為二相溝通繞組的等效溝通磁場。則產(chǎn)生的空間旋轉(zhuǎn)磁場與三相A、B、C繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場全都。令三相繞組中的A相繞組的軸線與坐標(biāo)軸重合，其磁勢為 根據(jù)磁勢與電流成正比關(guān)系，可求得對(duì)應(yīng)的電流值i 和 i 。 三相溝通磁勢的變換 除磁勢的變換外，變換中用到的其它物理量，只要是三

4、相平衡量與二相平衡量，則轉(zhuǎn)換方式相同。這樣就將三相電機(jī)轉(zhuǎn)換為二相電機(jī)。 矢量旋轉(zhuǎn)變換 將三相電機(jī)轉(zhuǎn)化為二相電機(jī)后，還需將二相溝通電機(jī)變換為等效的直流電機(jī)。若設(shè)d為激磁繞組，通以激磁電id，q為電樞繞組，通以電樞電流iq ，則產(chǎn)生固定幅度的磁場，在定子上以角速度0旋轉(zhuǎn)。這樣就可看成是直流電機(jī)了。將二相溝通電機(jī)轉(zhuǎn)化為直流電機(jī)的變換，實(shí)質(zhì)就是矢量向標(biāo)量的轉(zhuǎn)換，是靜止的直角坐標(biāo)系向旋轉(zhuǎn)的直角坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。這里，就是把i 和 i 轉(zhuǎn)化為 id 和 iq ，轉(zhuǎn)化條件是保證合成磁場不變。i 和 i的合成矢量是 i1，將其在方向及垂直方向投影，即可求得id 和 iq 。 id 和 iq 在空間以角速度0旋

5、轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)換公式為 直角坐標(biāo)與極坐標(biāo)的變換 矢量掌握中，還要用到直角坐標(biāo)系與極坐標(biāo)系的變換。由id和iq求i1，其公式為 采納矢量變換的感應(yīng)電機(jī)具有和直流電機(jī)一樣的掌握特點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)簡潔、牢靠，電機(jī)容量不受限制，與同等直流電機(jī)相比機(jī)械慣量小。 采納矢量變換的感應(yīng)電機(jī)具有和直流電機(jī)一樣的掌握特點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)簡潔、牢靠，電機(jī)容量不受限制，與同等直流電機(jī)相比機(jī)械慣量小。 2. 溝通同步電機(jī)的矢量掌握 基本原理 直流電機(jī)中，無論轉(zhuǎn)子在什么位置，轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的電樞磁動(dòng)勢總是和定子磁極產(chǎn)生的磁場成90°電角度。因而它的轉(zhuǎn)矩與電樞電流成簡潔的正比關(guān)系。溝通永磁同步電機(jī)的定子有三相繞組，轉(zhuǎn)子為永久磁鐵構(gòu)成的磁極，同軸連接著轉(zhuǎn)子位置編碼器檢測轉(zhuǎn)子磁極相對(duì)于定子各繞組的相對(duì)位置。該位置與轉(zhuǎn)子角度的正弦函數(shù)關(guān)系聯(lián)系在一起。位置編碼器和電子電路結(jié)合，使得三相繞組中流過的電流和轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)角成正弦函數(shù)關(guān)系，彼此相差120°電角度。三相電流合成的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢在空間的方向總是和轉(zhuǎn)子磁場成90