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转差频谱回环坐标系的电机数控新式摹拟
编辑:娱乐吧亚洲第一品牌 发布日期:2018-10-13
  从无刷双馈马达气隙看功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)绕组和控制(control)绕组产生旋转(rotate)磁场(定义:传递实物间磁力作用的场)的转速(Rotational Speed)是不同的,但从功率绕组侧看功率绕组和控制绕组产生旋转磁场的转速就是相同的。电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩。微型电动机是一种体积、容量较小,输出功率一般在数百瓦以下,用途、性能及环境条件要求特殊的一类电动机。微型电动机是指直径小于160mm或额定功率小于750W的电机,微型电动机常用于控制系统或传动机械负载中,用于实现机电信号或能量的检测、解析运算、放大、实行或转换等功能。假设无刷双馈马达功率绕组和控制绕组的极对数分别为p和q,而转子(rotor)的等效极数为GOOGLE PR=p+q,在马达气隙中将有下列六个磁场分量:Bpp=Fpmλ0cos(ωpt-p  由马达运行(Windows)原理(Maxim)可知,只有与绕组电流(Electron flow)同频率(frequency)的速度电动势才能产生机电能量转换。在上述六种磁场分量中,只有最后四个分量与马达转速ωrm有关,可以在绕组中产生速度电动势。通过选取转子的等效极对数pr=p+q(转子极对数等于功率绕组和控制绕组极对数之和),则有可能(maybe)在某种特定的转速下,在定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)绕组中产生与该绕组电流同频率的速度电动势。如马达转子的角速度为ωrm=(ωp+ωq)/(p+q),(7)则有Bqp=Fpm(λ1/2)cos(ωqt-q  (9)由式(8)可以看出,磁场分量Bqp将在控制绕组中产生角频率为ωq的速度电动势。同样由式(9)可知,Bpq将在功率绕组中产生角频率为ωp的速度电动势。因此,由于在功率绕组和控制绕组中,电流和速度电动势的频率相同,故可产生稳定(说明:稳固安定;没有变动)的电磁转矩。磁场分量Bp1和Bq1也可以在绕组中产生相应的速度电动势,但由于此速度电动势的频率与绕组中电流的频率不同,故不能产生相应的平均电磁转矩。

  磁场分量Bp1和Bq1计入漏磁场。设Tep为功率绕组产生的电磁转矩,Te为电机总的电磁转矩,有下列关系:Te=(1+s)Tep.式(10)表明在速度一定情况(Condition)下,功率绕组和控制绕组产生的电磁转矩有固定的关系,控制了功率绕组产生的电磁转矩,便可控制电机总的电磁转矩。
  从功率绕组侧来看,式(9)是控制绕组电流在功率绕组内产生的有效互感磁场分量,它与功率绕组磁场基波分量同极数、同转数,两个磁场分量在空间(Space)相对静止。即从功率绕组侧看功率绕组和控制绕组产生旋转磁场的转速就是相同的。因此,可以建立如所示的无刷双馈等效模型(model),并依此模型来研究(research)无刷双馈电机电磁转矩控制问题。
  建立如所示的坐标系。坐标轴A
  P、B
  P、Cp组成固定坐标系,坐标轴A
  Q、B
  Q、Cq组成旋转坐标系。旋转坐标系的旋转速度为转差频率ωa=2π(fp-fq)。旋转坐标系的Aq轴与固定坐标系的Ap轴之间的电角度(angle)θ为旋转坐标系的空间角位移量。称此坐标系为基于转差频率旋转坐标系。功率绕组建立在固定的坐标系A
  P、B
  P、Cp上。“等效控制绕组”建立在旋转的坐标系A
  Q、B
  Q、Cq上。将“等效控制绕组”的每相串联匝数及绕组系数归算到功率绕组,使无刷双馈电动机模型中所有的绕组每相串联匝数及绕组系数均相同。规定各绕组电压(voltage)、电流、磁链的正方向符合电动机惯例和右螺旋定则。把所示的模型称为基于转差频率旋转坐标系的等效模型,其中的“等效控制绕组”,在后面就称为控制绕组。
  下面以时空矢量图来说明模型所具有的特点。与等效模型相对应的无刷双馈电机时空矢量图如所示。控制绕组的A相轴线Aq轴与控制绕组的矢量一同沿逆时针方向旋转,其转速为ωa=2π(fp-fq),(11)则矢量iq的旋转速度为ωq=2πfq+2π(fp-fq)=2πfp=ωp,(12)即控制绕组矢量和功率绕组矢量的旋转速度相同了。矢量iq与矢量ip保持相对静止。
  无刷双馈电机数学模型在所示的无刷双馈电机等效模型基础上,可以建立基于转差频率旋转坐标系的无刷双馈电机数学模型,即电压方程、磁链方程和转矩方程。
  基于转差频率旋转坐标系的无刷双馈电机数学模型,与传统(chuán tǒng)异步电机的数学模型类似,便于分析(Analyse)功率绕组和控制绕组变量(Variable)之间的控制关系,也便于将矢量控制方法(method)引入到无刷双馈电机控制中来,为提高无刷双馈电机控制系统(system)动态性能(xìng néng)奠定了基础。
  
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