电动机转矩转速控制机电控制培训课件

08 七月 20241机电控制工程第三章 电动机转矩转速控制08 七月 20242概述n n内容旋转电动机基本原理旋转电动机基本原理直流电动机的原理及控制直流电动机的原理及控制直流无刷电动机的控制直流无刷电动机的控制永磁同步电动机的控制永磁同步电动机的控制交流感应电动机的控制交流感应电动机的控制08 七月 20243第一节 旋转电动机基本原理n n电磁场耦合模型电系统uri耦合电磁场 eTem机械系统xTd08 七月 20244电系统uri耦合电磁场 eTem机械系统xTd四端模型：电端点对选（i，）机械端点对选（Tm，）独立变量对：（1）（，）（2）（i，）Wm磁场能量W m磁场同等能量08 七月 20245eiNi磁动势 H磁场强度 B（H）磁通密度（SB）磁通（N）磁链08 七月 20246ei08 七月 20247e1i1e2i2磁场能量08 七月 20248e1i1e2i2i10，互感项08 七月 20249为使Tm 0，必须使上式中至少一个L或M 对的导数0因此有两类电动机：（1）L固定，M可变固定磁阻电动机（至少两个回路）（2）M固定，L可变变磁阻电动机（一个回路即可）08 七月 202410u1u1u固定磁阻电动机 变磁阻电动机08 七月 202411互感电动势 自感电动势 速度电动势 （反电动势）08 七月 202412n n能量守恒方程旋转一周后状态复原08 七月 202413n n转矩与电压平衡方程08 七月 202414第二节 直流电动机原理和特性n n工作原理08 七月 20241508 七月 202416线圈多到一定程度时08 七月 202417线圈多到一定程度时08 七月 202418转矩平衡方程电压平衡方程08 七月 202419n n静态特性08 七月 202420TmTb101ua1Tb202ua2Tb303ua3uaTd0Td1ua1Td2ua208 七月 202421n n动态特性08 七月 20242208 七月 20242308 七月 20242408 七月 202425第三节 直流电动机驱动电路n n自学08 七月 202426第四节直流电动机转矩转速控制n n直流电动机转速（转矩）控制的一般形式直流电动机转速（转矩）控制的一般形式08 七月 202427n n电流环设并令08 七月 20242808 七月 202429则08 七月 202430只和J有关，与Ta和Ke无关08 七月 20243108 七月 202432n n作用加快电流建立速度，提高频响；加快电流建立速度，提高频响；直接控制动态力矩；直接控制动态力矩；保护作用，避免过电流；保护作用，避免过电流；08 七月 202433n n速度环08 七月 20243408 七月 202435第五节无刷直流电动机n n有刷直流电动机的缺点换向器火花换向器火花 电磁噪音电磁噪音 易燃、易爆易燃、易爆换向器寿命换向器寿命 易磨损易磨损 易积碳易积碳换向器加工工艺复杂、成本高换向器加工工艺复杂、成本高转子散热不良转子散热不良08 七月 202436n n工作原理08 七月 20243708 七月 20243808 七月 20243908 七月 20244008 七月 2024412极无刷电机4极无刷电机08 七月 20244208 七月 20244308 七月 20244408 七月 202445n n数学模型08 七月 20244608 七月 202447n n无刷直流电动机的转速控制MG给定速度速度控制器电流控制器功放电流反馈速度反馈速度环电流环控制逻辑PS08 七月 202448第六节永磁同步电动机矢量控制n n工作原理08 七月 20244908 七月 20245008 七月 202451n n数学模型三相 正交两相dq变换08 七月 20245208 七月 20245308 七月 20245408 七月 202455n n矢量控制PIDPIDPWM逆变器MSPS08 七月 202456第七节交流感应电动机n n原理与结构08 七月 20245708 七月 20245808 七月 202459n n等效电路等效电路 等效为旋转的变压器等效为旋转的变压器转子感应电流折合到定子转差率08 七月 20246008 七月 202461n n电磁转矩发热作功08 七月 202462力矩为S的函数，且非线性08 七月 202463n n机械特性堵转转矩堵转转矩最大转矩最大转矩08 七月 20246408 七月 202465第八节 交流感应电动机变频调速n n恒压频比调速（VVVF）08 七月 20246608 七月 202467n n转差频率控制条件：稳定运行时，S很小（约0.020.05），则可认为SX2R 2，则有08 七月 20246808 七月 202469条件：不变Im不变08 七月 202470转速 控制器电流 控制器逆变器电流反馈I1*I1IMTG108 七月 202471第九节交流感应电动机矢量控制n n数学模型08 七月 202472dq变换08 七月 2024731.转子电压平衡方程其中直轴分量交轴分量08 七月 2024742.转子磁链方程直轴分量交轴分量励磁电流转子磁链角速度带入电压平衡方程可得08 七月 2024753.定子电压平衡方程其中直轴分量交轴分量式中08 七月 2024764.电磁转矩08 七月 202477n n矢量控制方案转矩 控制器磁链 控制器PWM逆变器IMTG转速 控制器磁链 发生器磁链模型08 七月 202478