1、在定子測，電源電壓克服反電動勢E建立磁場，反電動勢是定子繞組切割 轉磁場的結果，有效值的大小為 E=4.44kr1 f1 N1 式中： kr1與繞組結構有關的常數(shù) N1每相定子繞組的匝數(shù) f1定子供電頻率 每極氣隙磁通量,若忽略定子阻抗下降，端電壓為： UE=4.44kr1 f1 N1 式中，N1、kr2為常數(shù)，當U1、f1為額定值時， 達到飽和狀態(tài)。,6.4.3 交流電動機變頻調速技術,1. f1 50HZ的調速 當C（飽和值不變時），若f1減小，必須使U減 小，即保持 （常數(shù)）否則，當f1減小，U不變化 時，使定子，使定子鐵芯處于過飽和狀態(tài)，可能過熱燒壞電機。 即C，使繞組中電流I2不變，

2、從式T=Cm I2 cos，TC，為恒轉矩調速。,2. f1 50HZ的調速 當f1 50HZ，若仍維持 ，必然使U超過額定值，這是不允許的。 通常當f1 50HZ時，使U=C，當f1增大時，減小，由于感抗增加，繞組中電流I2減小，使輸出轉矩T減小。當n增大輸出功率P保持不變，近似為恒功率調速。,（010V）信號經(jīng)V/F變換 脈沖信號計數(shù)分頻器中有 （0359）360個數(shù)碼，每二 進制碼對應1，用于EPROM 地址選擇。 EPROM存放正弦 波形，360個波形值（1對應 一個值）計數(shù)分頻器從0計到360 后從零重新開始。計滿360正 好取出一個正弦的波形值（從EPROW D/A 正弦 波A、B

3、、C相位角相差120。 正弦波的幅值和頻率保持一定的比例關系，幅值通過計算機來實現(xiàn)。,6.4.4 微機控制的PWM實現(xiàn),6.5 交流伺服電機的矢量控制,異步電機的矢量變換控制，是一種新的控制理論方法，作用是使異步電機能像直流電機那樣，實現(xiàn)磁通小轉矩的單元 控制，獲得好的控制特性。若異步電機的三相固定定子繞組A、B、C上，通以三相正弦平衡交流電iA 、iB、iC時，就形成了定子旋轉磁場Fs，其旋轉方向決定于三相電流的相序，旋轉角頻率三相電流角頻率s。 三相異步電機可用右圖固定兩相繞組D、Q異步電機來等效，角頻率s定子旋轉磁式Fs，但要滿足條件為：,(618),式(618)的系數(shù)矩陣為三相固定繞組

4、兩相固定繞組的變換矩陣，若右圖中兩個對稱且相互垂直的繞組M、T，分別通以電流IM和IT且M、T，以s 轉，同時滿足:,(621),上式說明，只需旋轉繞組M、T的M繞組中通以直流電流 ，即可使其與兩相固定繞組P、Q的異步電機完全等效，也與A、B、C三相固定繞組異步電機完全等效。M、T旋轉繞組的旋轉磁式Fs等于電流im流過M相繞組所產生的磁式。 式(621)系數(shù)矩陣為兩相固定繞組異步電機M、T旋轉繞組電機的變換矩陣。,將式(620)值代入式(621),將三種繞組的電機的矢量圖畫在一起，當固定的A、B、C三相繞組通以式(619)的三相交流電時，在同步旋轉的M、T繞組的M中有一個與之對應的直流電流 。

5、,由電機學可知，異步電機工作時，三相定子電流包含兩個分量，一個是產生磁勢的勵磁電流分量，另一個是產生轉矩的電流分量。,等效直流im可分解為產生氣隙磁通的m的勵磁電流分量I和產生轉矩T的轉矩電流分量IT。,Im及IT可視為與M、T繞組同步旋轉的另一個M、T旋轉繞組所通過的兩個直流電流。M、T中所通過的直流電流Im 、IT與iD、i的關系為,(624),(622),式中：1 s ,負載角,上式為M、T旋轉繞組列D、Q固定繞組的變換矩陣,(623),為D、Q固定繞組列M、T旋轉繞組的變換矩陣同樣可得D、Q兩相固定繞組列A、B、C三相固定繞組的變換矩陣。,矢量變換原理如下： 由所求的氣隙磁通m確定電流

6、I，由m及所要求的轉矩T確定轉子電流IT。經(jīng)過Im1IT iD 、iQ iA 、iB、 iC的變換 即可得到三相電流iA、iB、iC的瞬時值,以此作為定子三相電流的給定值對三相異步電機進行控制。由于Im、IT可單獨調節(jié)，從而就調節(jié)了三相電流的瞬時給定值。即是異步電動機控制只有直流電機同樣的靈活性，且有良好的動態(tài)控制性能。,6.5.1 交流伺服電機的矢量控制變頻調速系統(tǒng),由電壓型PWM逆變器組成的交流異步電機的變頻調速系統(tǒng)，由主電路及矢量控制電路組成。,氣隙磁通給定值 與實際值m比較勵磁電流調節(jié)勵磁電流給定值 。轉矩給定值T(m np)， (轉子電流給定值 ) 。 、 與 、 (實際值)比較之后

7、 M、T變換到P、Q繞組 、 矢量分析器。,1. 主通道,、 A、B、C軸系 、 、 與波產生PWM逆變器開關元件的控制信號脈沖。,D 、Q定子磁通在D、Q系上的分量,另一方面，將iD、iQ經(jīng)D、Q系 M、T系的變換，求出IM、IT作為給定值 、 的反饋比較量。,2. 反饋通道,將三相電壓和電流的實測值經(jīng)三相 兩相變換 UD UQ及iD、iQ，同時將UD、UQ及iD、iQ逆入積分器積分 ：,6）當nne時是恒功率調速。,當給定的 、 和外界負載均一定時，電動勢的轉速也是恒定的，但當負載變化時，電動機的轉速隨之波動，若要求調整的速度在恒速下運行，加一個測速反饋回路。,用數(shù)字方式實現(xiàn)對交流伺服電動

8、機控制稱之為“全數(shù)字伺服系統(tǒng)”。,全數(shù)字系統(tǒng)的特點：,1）可以使用電動機四象限運行（絕大多數(shù)雙向晶閘管的最高觸發(fā)靈敏度在第一、三象限。觸發(fā)靈敏度較差的是第二象限，最差的使第四象限）；,2）可以連續(xù)正、反啟動；,3）轉矩對電流的變化響應快，轉矩上升時間10ms，電動機速度響應快，無振蕩現(xiàn)象發(fā)生；,4）低速運行平穩(wěn)；,5）零速時也能達到最大轉矩；,1.控制原理 轉子：用永磁材料做成（稀土永磁合金），最大磁 是缺氧體的12倍，鋁鎳鈷 合金的8倍， 鈷永磁合金的2倍，且價格低1314。,6.5.2 交流永磁伺服電機的矢量控制,定子：內有三相繞組，與普通感應電動機相同，多邊形無外殼，易于散熱。,交流永磁

9、式伺服電機是同步電動機，轉子的速度與定子的旋轉磁勢同步，沒有轉差率s。,工作原理：當定子三相繞組通上交流電源后，就產生了一個旋轉磁場，這個旋轉磁場用一對旋轉磁極加以表示。當定子旋轉磁場以同步速度ns 如圖示轉向旋轉時，把根據(jù)N、S極互相吸引的原理，定子旋轉磁極與轉子永久磁性緊緊吸住，并帶著轉子一起旋轉。由于轉子是由旋轉磁場帶著轉的，顯然轉子速度與ns同步。當轉子上負載轉矩增大，增大，負載轉矩減小， 減小，只要負載不超過一定的限度，轉子始終跟著定子磁場的恒速ns轉動，轉子轉速 。,轉子磁通r，定子磁通s合成向量為，當r與s垂直時，產生最大轉矩。電流和磁通是同方向的忽略繞組的有效匝數(shù)因素，定子電流

10、矢量 與s同向且垂直于r(rC)。,轉子位置角可由轉子軸上的檢測裝置檢出，定子電流幅值Is與定子相電流的關系為：,， ，,定子電流幅值Is由速度給定值 和速度反饋Vp之差 數(shù)字PID調節(jié)器求出的。由檢測裝置測出的角可直接算出定子電流的正弦函數(shù)值。A、B、C，即,轉矩TdKm Is (Ks比例系數(shù)),從式(627)即可求的iA、iB、iC控制永磁電動機的轉矩和速度。,6）穩(wěn)態(tài)時給定值 不變， 也不變，即與直流電動機速度環(huán)控制方法一樣。,5）在 作用下產生正弦 、 、 ；值不斷化，使 、 是跟蹤轉子轉角的正弦波。,4）電機開始啟動，階躍輸入 ，這時Vp0，輸入飽和電流 此時n = 0，但電機轉矩最大。同時轉子位置角0，即A0。 即 ， ，該