第六章 定子電壓定向矢量控制

1、第六章第六章定子電壓定向矢量控制定子電壓定向矢量控制在將普通異步電機(jī)的矢量控制策略應(yīng)用到雙饋電機(jī)的控制系統(tǒng)之中時(shí)，最直觀的方法是采用對(duì)等的方法，將普通異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)或氣隙磁場(chǎng)定向的矢量控制，對(duì)應(yīng)到雙饋電機(jī)的定子磁場(chǎng)或氣隙磁場(chǎng)定向的矢量控制，從而像普通異步電機(jī)的矢量控制一樣實(shí)現(xiàn)雙饋電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁電流的解耦控制。但是采用磁場(chǎng)定向的矢量控制策略對(duì)雙饋電機(jī)實(shí)施控制時(shí)，存在著以下問題。1.磁鏈觀測(cè)的準(zhǔn)確度不高，如第五章中式512、式51

2、3所描述的，定子磁鏈的獲得受到電機(jī)參數(shù)的影響；在采用式512進(jìn)行計(jì)算時(shí)，積分運(yùn)算可能會(huì)產(chǎn)生積分飄移（主要來自于積分的起始位置、檢測(cè)模擬器件的偏差以及積分的數(shù)字實(shí)施過程等），盡管采用的準(zhǔn)積分算法濾除了直流偏置的影響，但其動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，尤其是在電網(wǎng)電壓擾動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程受到限制，在一定程度上會(huì)影響到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能；在采用式513所示的電流模型對(duì)磁鏈進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，不僅易受到磁飽和的影響，而且需要將轉(zhuǎn)子電流變換到兩相定子靜止坐標(biāo)系中，該過程需要

3、精確的轉(zhuǎn)速測(cè)量；另外在利用式514進(jìn)行角度計(jì)算時(shí)，也存在正切值可能過大溢出的問題。2.雙饋電機(jī)定子側(cè)有功功率和無功功率之間存在耦合。在定子磁場(chǎng)定向的情況下，由于定子電阻的存在，使得定子電壓矢量不垂直于其磁鏈?zhǔn)噶?，即定子電壓在定子磁?chǎng)定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸和q軸均有分量，盡管其d軸分量通常較小。這就造成雙饋電機(jī)定子側(cè)有功功率和無功功率與轉(zhuǎn)子電流的d軸分量和q軸分量均有關(guān)系，也就無法實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的完全解耦。3.在基于定子磁鏈定

4、向雙饋電機(jī)矢量控制策略中，較大的轉(zhuǎn)子電流d軸分量會(huì)影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這使得雙饋電機(jī)定子側(cè)無功功率的控dri制，即雙饋電機(jī)的無功補(bǔ)償能力受到限制。鑒于以上這些原因，雙饋電機(jī)基于定子電壓定向的矢量控制策略就被引入到雙饋電機(jī)的控制之中。定子電壓定向是將同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的q軸與定子的電壓矢量重合，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度的方向?yàn)閐軸方向，并且dq坐標(biāo)系與電壓矢量以相同的速度旋轉(zhuǎn)，即：（6?????ssqsduuu01）由前文分析可知，在忽略定子電阻的

5、情況下，在定子靜止坐標(biāo)系中，定子電壓與定子磁鏈之間的關(guān)系如下：（6dtdUssss??2）=〉?????????????????????????????????drrsqsdsssmqrrqrrqrqrrsqssdssmdrrdsrdriLdtdLLidtdLiruiLdtdLLidtdLiru????????=〉（6????????????????????????drrsdsqssssmqrrqrrqrqrrsqsdsssmdrrdr

6、rdriLiruLLidtdLiruiLirLLidtdLiru????????227）雙饋電機(jī)，尤其是MW級(jí)大功率雙饋電機(jī)，其定子電阻與其感抗相比通?？梢院雎?。因此，在忽略定子電阻的情況下，式67可重新表述為：（6??????????????????????drrsdsssmqrrqrrqrqrrsqssmdrrdsrdriLuLLidtdLiruiLLLidtdLiru????????228）在定子電壓矢量定向的情況下，可得雙饋電機(jī)

7、定子側(cè)有功功率和無功功率的表達(dá)式：（6?????dsssqsssiuQiuP9）根據(jù)磁鏈方程，式69又可推導(dǎo)為：（6?????????????????drmdssssqrmqssssiLLuQiLLuP10）由式610表明，在定子電壓和定子磁鏈恒定不變的情況下，即穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，雙饋電機(jī)定子側(cè)有功功率主要由轉(zhuǎn)子電流的q軸分量決定，而無功功sPqri率主要由轉(zhuǎn)子電流的d軸分量決定。在忽略定子電阻的情況下，雙饋電機(jī)sQdri的電磁轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈