电动机转矩转速控制机电控制工程高钟毓

06三月20261机电控制工程第三章电动机转矩转速控制06三月20262概述内容旋转电动机基本原理直流电动机的原理及控制直流无刷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06三月20263第一节旋转电动机基本原理电磁场耦合模型电系统uri耦合电磁场eTem机械系统xωTd06三月20264电系统uri耦合电磁场eTem机械系统xωTd四端模型：电端点对选（i，ψ）机械端点对选（Tm，θ）独立变量对：（1）（ψ

，θ

）（2）（i，θ）Wm磁场能量W’m磁场同等能量06三月20265eiNi磁动势→H磁场强度→B（μH）磁通密度→

Φ（SB）磁通→

Ψ（ΦN）磁链06三月20266ei06三月20267e1i1e2i2磁场能量06三月20268e1i1e2i2i1≠0，互感项06三月20269为使Tm

≠0，必须使上式中至少一个L或M对θ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）06三月202610u1u1u固定磁阻电动机变磁阻电动机06三月202611互感电动势自感电动势速度电动势（反电动势）06三月202612能量守恒方程旋转一周后状态复原06三月202613转矩与电压平衡方程06三月202614第二节直流电动机原理和特性工作原理ϴ06三月20261506三月202616线圈多到一定程度时06三月202617线圈多到一定程度时06三月202618转矩平衡方程电压平衡方程06三月202619静态特性06三月202620TmωTb1ω01ua1Tb2ω02ua2Tb3ω03ua3uaωTd＝0Td1ua1Td2ua206三月202621动态特性06三月20262206三月20262306三月20262406三月202625第三节直流电动机驱动电路自学06三月202626第四节直流电动机转矩转速控制直流电动机转速（转矩）控制的一般形式06三月202627电流环设并令06三月20262806三月202629则06三月202630只和J有关，与Ta和Ke无关06三月20263106三月202632作用加快电流建立速度，提高频响；直接控制动态力矩；保护作用，避免过电流；06三月202633速度环06三月20263406三月202635第五节无刷直流电动机有刷直流电动机的缺点换向器火花电磁噪音易燃、易爆换向器寿命易磨损易积碳换向器加工工艺复杂、成本高转子散热不良06三月202636工作原理

06三月20263706三月20263806三月202639θθθ06三月20264006三月2026412极无刷电机4极无刷电机06三月20264206三月20264306三月20264406三月202645数学模型06三月20264606三月202647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PS06三月202648第六节永磁同步电动机矢量控制工作原理06三月20264906三月20265006三月202651数学模型三相→

正交两相dq变换06三月20265206三月20265306三月20265406三月202655矢量控制PIDPIDPWM逆变器MSPS06三月202656第七节交流感应电动机原理与结构06三月20265706三月20265806三月202659等效电路等效为旋转的变压器转子感应电流折合到定子转差率06三月20266006三月202661电磁转矩发热作功06三月202662力矩为S的函数，且非线性06三月202663机械特性堵转转矩最大转矩06三月20266406三月202665第八节交流感应电动机变频调速恒压频比调速（VVVF）06三月20266606三月202667转差频率控制条件：稳定运行时，S很小（约0.02~0.05），则可认为SX’2<<R

’2，则有06三月20266806三月202669条件：Φ不变→Im不变06三月202670转速控制器电流控制器逆变器电流反馈I1*I1ΔωIMTGωω106三月202671第九节交流感应电动机矢量控制数学模型06三月202672dq变换06三月2026731.转子电压平衡方程其中直轴分量交轴分量06三月2026742.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06三月2026753