第二章 交流电机坐标变换.
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坐标变换总结Clark变换和Park变换⼀个坐标系的坐标变换为另⼀种坐标系的坐标的法则。
由于交流异步电动机的电压、电流、磁通和电磁转矩各物理量之间是相互关联的强耦合,并且其转矩正⽐与主磁通与电流,⽽这两个物理量是随时间变化的函数,在异步电机数学模型中将出现两个变量的乘积项,因此,⼜为多变量,⾮线性系统(关键是有⼀个复杂的电感矩阵),这使得建⽴异步电动机的准确数学模型相当困难。
为了简化电机的数学模型,需从简化磁链⼊⼿。
解决的思路与基本分析:1.已知,三相( ABC )异步电动机的定⼦三相绕组空间上互差120度,且通以时间上互差120ω的旋转磁场。
度的三相正弦交流电时,在空间上会建⽴⼀个⾓速度为1⼜知,取空间上互相垂直的(α,β)两相绕组,且在绕组中通以互差90度的两相平衡交流电流时,也能建⽴与三相绕组等效的旋转磁场。
此时的电机数学模型有所简化。
2. 还知, 直流电机的磁链关系为:F---励磁绕组轴线---主磁通的⽅向,即轴线在d轴上,称为直轴(Direct axis)。
A---电枢绕组轴线---由于电枢绕组是旋转的,通过电刷馈⼊的直流电产⽣电枢磁动势,其轴线始终被限定在q轴,即与d轴成90度,称为交轴(Quadrature axis)。
由于q轴磁动势与d轴主磁通成正交,因此电枢磁通对主磁通影响甚微。
换⾔之,主磁通唯⼀地由励磁电流决定,由此建⽴的直流电机的数学模型⼗分简化。
如果能够将三项交流电机的物理模型等效的变换成类似的模型,分析和控制就变得⼤⼤简单了。
电机模型彼此等效的原则:不同坐标系下产⽣的磁动势(⼤⼩、旋转)完全⼀致。
关于旋转磁动势的认识:1) 产⽣旋转磁动势并不⼀定⾮要三相绕组不可。
结论是:除了单相电机之外,两相、三相或四相等任意对称(空间)的多相绕组,若通以平衡的多相电流,都可产⽣旋转磁动势。
根据这⼀道理,利⽤其在空间上互差90度的静⽌绕组,并通以时间上互差90度的平衡交流电流,同样可产⽣旋转磁场(或磁动势F),因⽽可等效代替三相绕组的作⽤。
电⼒拖动运动控制系统平时作业答案第⼀章1、请画出运动控制系统及其组成的框图。
答:运动控制系统由电动机、功率放⼤与变换装置、控制器及相应的传感器等构成,其框图如下:2、如果请你设计⼀辆电动滑板车,请问这个电动滑板车的构成?答:由刹车开关、电池电压取样、限流保护、驱动电路、直流有刷电机、霍尔调速⼿柄等===================================================================== 第⼆章1、请写出直流电动机的稳态转速公式,并分析转速与电枢电压的关系。
答:直流电机的稳态转速公式转速n=U-(IR+L*di/dt)/Kφ,I是电枢电流,R是电枢回路的电阻φ是励磁磁通,k是感应电动势常数所以从公式可以看出,要想对直流电机进⾏调速,⼀般的⽅法有两种:⼀种是对励磁磁通φ进⾏控制的励磁控制法,⼀种是对电枢电压U进⾏控制的电枢电压控制法。
2、什么是调速范围和静差率?调速范围、静态速降和最⼩静差率之间有什么关系?为什么说“脱离了调速范围,要满⾜给定的静差率也就容易多了”?3、某⼀直流调速系统,测得的最⾼转速特性为=1500 r/min, 最低转速特性为=150 r/min。
电动机额定转速为,带额定负载时的速度速降 =15r/min,且在转速下额定速降如不变,试问系统能够达到的调速范围D是多少?系统允许的静差率s是多少?解:4、转速单闭环调速系统有那些特点?改变给定电压能否改变电动机的转速,为什么?如果给定电压不变,调节测速反馈电压的分压⽐是否能够改变转速,为什么?如果测速发电机的励磁发⽣了变化,系统还有克服什么⼲扰的能⼒?答:1)转速单闭环调速系统有以下三个基本特征①只⽤⽐例放⼤器的反馈控制系统,其被被调量仍是有静差的。
②反馈控制系统的作⽤是:抵抗扰动,服从给定。
扰动性能是反馈控制系统最突出的特征之⼀。
③系统的精度依赖于给定和反馈检测的精度。
2)改变给定电压会改变电动机的转速,因为反馈控制系统完全服从给定作⽤。
控制电机(2版)思考题与习题参考答案(机械工业出版社,李光友等编着)第1章直流伺服电动机1.一台直流电动机,其额定电压为110V ,额定电枢电流为0.4A ,额定转速为3600r/min ,电枢电阻为50Ω,空载阻转矩015.0T 0=N ·m ,试问电动机的额定负载转矩是多少? 解:,=120,2.093N ·m ,a 和电枢电阻a R 。
解:,,1003.矩.0T 0=a R 。
解:100,4.75Ω。
当发电机空载时,电动机电枢加110V 电压,电枢电流为0.12A ,机组的转速为4500r/min 。
试求:(1)发电机空载时的输出电压为多少?(2)电动机仍加110V 电压,发电机负载电阻为1kΩ时,机组的转速为多少?解:(1)(2)由得,,=0.12A,n=4500r/min. 接负载时,U=,解得=4207r/min5.试用分析电枢控制时的类似方法,推导出电枢绕组加恒定电压,而励磁绕组加控制电压时直流伺服电动机的机械特性和调节特性。
并说明这种控制方式有哪些缺点?答:磁场控制时电枢电压保持不变。
机械特性是指励磁电压不变时电动机转速随电磁转矩变化的关系,即=。
由公式可知,当控制电压加载励磁绕组上,即采用磁场控制时,随着控制信号减弱,减小,k n与6.答:电枢控制时,若励磁电压下降,减小,7.I流a答:励磁电压不变,可近似认为不变。
负载转矩减小时,由,8.?答:直流伺服电动机的机械特性为当控制电压和励磁电压均不变时,都是常数,转速和电磁转矩之间是线性关系,且随着电磁转矩放大器的内阻对机械特性来说,与电枢电阻是等价的,电阻越大,直线斜率9.直流伺服电动机在不带负载时,其调节特性有无死区?调节特性死区的大小与哪些因素有关答:有死区。
,死区电压与起始负载转矩,电枢电阻,励磁电压,电机结构有关。
10.当直流伺服电机运行在电动机、发电机、反接制动、能耗制动四个状态时,电磁转矩与转速的方向成什么关系?它们的能量流向有什么特点?答:电动机:电磁转矩与转速方向相同,电能转化为机械能。
电力拖动自动控制系统—运动控制系统7.3 坐标变换主要内容n坐标变换的基本思路n三相-两相变换n静止两相-旋转正交变换7.3 坐标变换n 异步电动机数学模型的复杂性在于n 磁链方程和转矩方程n要简化数学模型,须从简化磁链关系入手。
n 借助坐标变换对数学模型进行简化。
A ABAC Aa Ab Ac A B BA BC Ba Bb Bc B C CA CBCa Cb Cc C a aA aBaC ab ac AA BBCC aa b a b bA bBbC ba bc b c cA cB cC ca c c c b c b L L L L L L L L L i L L L L L i L L L L L i L L L L L i L L L L L i L L L L L i L L ψ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥ψ⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥ψ=⎢⎥⎢⎥⎢⎥ψ⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥ψ⎢⎥⎢⎥⎢⎥ψ⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦()sin(120()sin(120[]()in ))s A b B c C A c B a C e p m a b s A a B b C c i i i i i i i i i i i i i T L i i n i i i ++θ-++θ+-++θ︒+︒=+n 直流电动机磁链关系n F 为励磁绕组,A 为电枢绕组,C 为补偿绕组。
F 和C 都在定子上,A 在转子上;n F 轴线称作d 轴,A 和C 的轴线则称为q 轴。
图7-2 二极直流电动机的物理模型F—励磁绕组 A—电枢绕组 C—补偿绕组qdn当电刷位于磁极的中性线上时,电枢磁动势的轴线始终被电刷限定在q轴位置上,其效果象一个在q轴上静止的绕组。
n电枢绕组实际上是旋转的,会切割d轴的磁通而产生旋转电动势。
n这种等效的静止绕组称作“伪静止绕组”。
qdn电枢磁动势对主磁通的作用可以用补偿绕组磁动势抵消,n直流电动机的主磁通基本上由励磁绕组的励磁电流决定,这是直流电动机的数学模型比较简单的根本原因。