電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制機(jī)電控制工程高鐘毓課件

12六月20231機(jī)電控制工程第三章電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制12六月20232概述內(nèi)容旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)基本原理直流電動(dòng)機(jī)的原理及控制直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的控制永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制12六月20233第一節(jié)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)基本原理電磁場(chǎng)耦合模型電系統(tǒng)uri耦合電磁場(chǎng)eTem機(jī)械系統(tǒng)xωTd12六月20234電系統(tǒng)uri耦合電磁場(chǎng)eTem機(jī)械系統(tǒng)xωTd四端模型：電端點(diǎn)對(duì)選（i，ψ）機(jī)械端點(diǎn)對(duì)選（Tm，θ）獨(dú)立變量對(duì)：（1）（ψ

，θ

）（2）（i，θ）Wm磁場(chǎng)能量W’m磁場(chǎng)同等能量12六月20235eiNi磁動(dòng)勢(shì)→H磁場(chǎng)強(qiáng)度→B（μH）磁通密度→

Φ（SB）磁通→

Ψ（ΦN）磁鏈12六月20236ei12六月20237e1i1e2i2磁場(chǎng)能量12六月20238e1i1e2i2i1≠0，互感項(xiàng)12六月20239為使Tm

≠0，必須使上式中至少一個(gè)L或M對(duì)θ的導(dǎo)數(shù)≠0因此有兩類(lèi)電動(dòng)機(jī)：（1）L固定，M可變——固定磁阻電動(dòng)機(jī)（至少兩個(gè)回路）（2）M固定，L可變——變磁阻電動(dòng)機(jī)（一個(gè)回路即可）12六月202310u1u1u固定磁阻電動(dòng)機(jī)變磁阻電動(dòng)機(jī)12六月202311互感電動(dòng)勢(shì)自感電動(dòng)勢(shì)速度電動(dòng)勢(shì)（反電動(dòng)勢(shì)）12六月202312能量守恒方程旋轉(zhuǎn)一周后狀態(tài)復(fù)原12六月202313轉(zhuǎn)矩與電壓平衡方程12六月202314第二節(jié)直流電動(dòng)機(jī)原理和特性工作原理?12六月20231512六月202316線(xiàn)圈多到一定程度時(shí)12六月202317線(xiàn)圈多到一定程度時(shí)12六月202318轉(zhuǎn)矩平衡方程電壓平衡方程12六月202319靜態(tài)特性12六月202320TmωTb1ω01ua1Tb2ω02ua2Tb3ω03ua3uaωTd＝0Td1ua1Td2ua212六月202321動(dòng)態(tài)特性12六月20232212六月20232312六月20232412六月202325第三節(jié)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路自學(xué)12六月202326第四節(jié)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速控制直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)矩）控制的一般形式12六月202327電流環(huán)設(shè)并令12六月20232812六月202329則12六月202330只和J有關(guān)，與Ta和Ke無(wú)關(guān)12六月20233112六月202332作用加快電流建立速度，提高頻響；直接控制動(dòng)態(tài)力矩；保護(hù)作用，避免過(guò)電流；12六月202333速度環(huán)12六月20233412六月202335第五節(jié)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)有刷直流電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)換向器火花電磁噪音易燃、易爆換向器壽命易磨損易積碳換向器加工工藝復(fù)雜、成本高轉(zhuǎn)子散熱不良12六月202336工作原理12六月20233712六月20233812六月202339θθθ12六月20234012六月2023412極無(wú)刷電機(jī)4極無(wú)刷電機(jī)12六月20234212六月20234312六月20234412六月202345數(shù)學(xué)模型12六月20234612六月202347無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制MG給定速度速度控制器電流控制器功放電流反饋速度反饋速度環(huán)電流環(huán)控制邏輯PS12六月202348第六節(jié)永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制工作原理12六月20234912六月20235012六月202351數(shù)學(xué)模型三相→

正交兩相dq變換12六月20235212六月20235312六月20235412六月202355矢量控制PIDPIDPWM逆變器MSPS12六月202356第七節(jié)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)原理與結(jié)構(gòu)12六月20235712六月20235812六月202359等效電路等效為旋轉(zhuǎn)的變壓器轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流折合到定子轉(zhuǎn)差率12六月20236012六月202361電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)熱作功12六月202362力矩為S的函數(shù)，且非線(xiàn)性12六月202363機(jī)械特性堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩12六月20236412六月202365第八節(jié)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速恒壓頻比調(diào)速（VVVF）12六月20236612六月202367轉(zhuǎn)差頻率控制條件：穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，S很?。s0.02~0.05），則可認(rèn)為SX’2<<R

’2，則有12六月20236812六月202369條件：Φ不變→Im不變12六月202370轉(zhuǎn)速控制器電流控制器逆變器電流反饋I1*I1ΔωIMTGωω112六月202371第九節(jié)交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)矢量控制數(shù)學(xué)模型12六月202372dq變換12六月2023731.轉(zhuǎn)子電壓平衡方程其中直軸分量交軸分量12六月2023742.轉(zhuǎn)子磁鏈方程直軸分量交軸分量勵(lì)磁電流轉(zhuǎn)子磁鏈角速度帶入電壓平衡方程可得12六月20237