第一章 緒論坐標變換

1、功率變換器 控制技術(shù)內(nèi)蒙古工業(yè)大學電力學院內(nèi)蒙古工業(yè)大學電力學院劉廣忱劉廣忱 副教授副教授/ /博士博士Tel:3602321Tel:3602321MPMP：1364471767813644717678E-mail: E-mail: 中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE2專業(yè)方向中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE3目前在研中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELEC

2、TRIC POWER RESEARCH INSTITUTE4目前在研中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE5目前在研中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE6目前在研中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE7如何做研究工作好奇好奇大膽探索大膽探索敢敢于于冒冒險險挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)權(quán)權(quán)威威自信自信意意志志堅堅強強中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC

3、POWER RESEARCH INSTITUTE8如何做研究工作善善用用一一切切可可利利用用的的資資源源勇勇于于挑挑戰(zhàn)戰(zhàn)新新的的高高度度！中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE9如何做研究工作行為養(yǎng)成習慣行為養(yǎng)成習慣習慣造就性格習慣造就性格性格決定命運性格決定命運中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE10課程簡介qPEMC專業(yè)有較為良好的發(fā)展前景專業(yè)有較為良好的發(fā)展前景qPEMC專業(yè)有較為靈活的適應性專業(yè)有較為靈活的適應性qPEMC專業(yè)有較

4、為良好的外國大學專業(yè)有較為良好的外國大學offerqPEMC專業(yè)有較為廣泛的就業(yè)機會專業(yè)有較為廣泛的就業(yè)機會Power Electronics and Motion Control (PEMC)中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE11課程簡介q器件：材料是基礎，工藝是手段；q線路：新型拓撲結(jié)構(gòu)，軟開關(guān)、多電平；q控制：在了解被控對象的基礎上，提出新的方法。 中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE12課程簡介一個核心技術(shù)一個核心技術(shù)三個基本

5、特征三個基本特征五個發(fā)展方向五個發(fā)展方向多種應用領域多種應用領域現(xiàn)代電力現(xiàn)代電力電子技術(shù)電子技術(shù)中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE13課程簡介一個核心技術(shù)一個核心技術(shù)電源電源變頻電源變頻電源定頻電源定頻電源開關(guān)電源開關(guān)電源諧波電源諧波電源無功電源無功電源中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE14課程簡介三個基本特征三個基本特征電能處理與節(jié)能電能處理與節(jié)能弱電控制強電弱電控制強電高技術(shù)的支撐高技術(shù)的支撐中國電力科學研究院中國電力科學研究院

6、 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE15課程簡介五個發(fā)展方向五個發(fā)展方向高功率密度高功率密度高壓大功率高壓大功率高功率因數(shù)高功率因數(shù)高性能高性能高頻高效高頻高效中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE16課程簡介多種應用領域多種應用領域 電源系統(tǒng)電力系統(tǒng)儲能系統(tǒng)現(xiàn)代交通系統(tǒng) 電氣傳動系統(tǒng)中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE17課程簡介計算機網(wǎng)絡PEMC計算機計算機神經(jīng)肌肉大腦中國電力科學研究院中國

7、電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE18課程簡介電力電子技術(shù)電力電子技術(shù) 現(xiàn)代電力電子技術(shù)現(xiàn)代電力電子技術(shù) 打牢基礎打牢基礎功率變換器控制技術(shù)功率變換器控制技術(shù) 拓寬視野拓寬視野功率變換器控制技術(shù)功率變換器控制技術(shù)深入理論深入理論中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE19相關(guān)學術(shù)資源國內(nèi)著名雜志和會議中國電機工程學報 電工技術(shù)學報 電機與控制學報 電力系統(tǒng)自動化 電力自動化設備高電壓技術(shù) 電力電子技術(shù)電氣傳動微特電機中國電力電子與電力傳動學術(shù)會議，中國電力電子

8、學會年會，中國電氣自動化學術(shù)年會中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE20相關(guān)學術(shù)資源國外著名雜志和會議IEEE Trans. On Power Electronics, Industry Application, Industry ElectronicsIEE Proceeding Part B Electrical Power System & Application, EPE Journal IEEE Annual Meeting PESC, IAS, IECON, POWERCON；歐洲EPE，PCIM，IC

9、EM，PEMC；日本IPEC，PCC；新加坡PEDS,IPEC； 韓國ICPE；中國IPEMC，ICEMS；印度、巴西IPEC中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE21參考書目1、李永東交流電機數(shù)字控制系統(tǒng)2、陳堅 交流電機數(shù)學模型及調(diào)速系統(tǒng)3、阮毅 運動控制系統(tǒng)4、李崇堅 交流同步電機調(diào)速系統(tǒng)5、陳伯時 電力拖動自動控制系統(tǒng)6、B. K. Bose Modern Power Electronics and ACDrives 中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEAR

10、CH INSTITUTE22課程主要內(nèi)容以異步電動機作為被控對象，研究功率變換器控制技術(shù)。長期以來直流電動機因其良好的動、靜態(tài)調(diào)速性能，一直廣泛應用于高性能的調(diào)速領域。這主要是因為直流電機具備如下三個條件：（1）定子磁極能夠產(chǎn)生一個穩(wěn)定的直流磁場；（2）轉(zhuǎn)子電樞繞組能夠在空間產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電樞磁勢，并且電樞磁勢與磁場總能夠保持相對垂直，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩最有效；（3）勵磁電流與電樞電流在各自回路中，可以分別加以控制。中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE23課程主要內(nèi)容中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELEC

11、TRIC POWER RESEARCH INSTITUTE24課程主要內(nèi)容1971年，美國年，美國P.C.Custman和和A.A.Clark申請的專利申請的專利“感應電機定子電壓感應電機定子電壓的坐標變換控制的坐標變換控制”，同年德國西門子公司的，同年德國西門子公司的F.Blasche等提出的等提出的“感應電機感應電機磁場定向的控制原理磁場定向的控制原理”，奠定了矢量控制的基礎。矢量控制又稱磁場定向控，奠定了矢量控制的基礎。矢量控制又稱磁場定向控制（制（Field Orientation），即把磁場矢量的方向作為坐標軸的基準方向，），即把磁場矢量的方向作為坐標軸的基準方向，電機電流矢量的大小

12、、方向均用瞬時值來表示。電機電流矢量的大小、方向均用瞬時值來表示。F. Blaschke 的想法是考慮的想法是考慮到異步電機是一個多變量、強耦合、非線性的時變參數(shù)系統(tǒng)，很難直接通過到異步電機是一個多變量、強耦合、非線性的時變參數(shù)系統(tǒng)，很難直接通過外加信號準確控制電磁轉(zhuǎn)矩，但若以轉(zhuǎn)子磁通這一旋轉(zhuǎn)的空間矢量為參考坐外加信號準確控制電磁轉(zhuǎn)矩，但若以轉(zhuǎn)子磁通這一旋轉(zhuǎn)的空間矢量為參考坐標，利用從靜止坐標軸系到旋轉(zhuǎn)坐標軸系之間的變換，則可以把定子電流中標，利用從靜止坐標軸系到旋轉(zhuǎn)坐標軸系之間的變換，則可以把定子電流中的勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量分解成兩個垂直的直流變量，并分別進行控的勵磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流

13、分量分解成兩個垂直的直流變量，并分別進行控制。這樣，通過坐標變換重建的電動機模型就可以等效為一臺直流電機，從制。這樣，通過坐標變換重建的電動機模型就可以等效為一臺直流電機，從而可以模仿直流電機的控制策略進行快速的轉(zhuǎn)矩和磁通控制。而可以模仿直流電機的控制策略進行快速的轉(zhuǎn)矩和磁通控制。中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE25課程主要內(nèi)容中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE26課程主要內(nèi)容19841984年由德國學者年由德國學者M.Depen

14、brockM.Depenbrock教授首先提出了對異步電教授首先提出了對異步電機實現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制的理論，隨后日本學者機實現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制的理論，隨后日本學者I.TakahashiI.Takahashi也也提出了類似的控制方案。與矢量控制不同，直接轉(zhuǎn)矩控制摒提出了類似的控制方案。與矢量控制不同，直接轉(zhuǎn)矩控制摒棄了解耦思想，取消了坐標變換，通過電壓空間矢量來控制棄了解耦思想，取消了坐標變換，通過電壓空間矢量來控制定子磁通的旋轉(zhuǎn)速度，控制定子磁通走走停停，以改變定子定子磁通的旋轉(zhuǎn)速度，控制定子磁通走走停停，以改變定子磁通的平均旋轉(zhuǎn)速度，從而改變定子磁通的夾角以達到控制磁通的平均旋轉(zhuǎn)速度，從而改變定子磁

15、通的夾角以達到控制電磁轉(zhuǎn)矩的目的。電磁轉(zhuǎn)矩的目的。中國電力科學研究院中國電力科學研究院 CHINA ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE27課程主要內(nèi)容1 1、交流電機的多變量數(shù)學模型、交流電機的多變量數(shù)學模型2 2、轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)（原理、構(gòu)成、存在的問題）、轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)（原理、構(gòu)成、存在的問題）3 3、矢量變換控制系統(tǒng)（原理、不同定向方式的系統(tǒng)構(gòu)成、矢量變換控制系統(tǒng)（原理、不同定向方式的系統(tǒng)構(gòu)成、性能分析、存在的問題、解決方案、值得探討的問題等）性能分析、存在的問題、解決方案、值得探討的問題等）4 4、直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)（原理、不同定向方式的系統(tǒng)構(gòu)成、直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)（原理、不同定向方式的系統(tǒng)構(gòu)成、性能分析、