2.2.1 三相-两相变换(3/2变换)
三相绕组A、B、C和两相绕组α、β之间的变换,称做三相坐标系和两相正交坐标系间的变换,简称3/2变换。图2.2中绘出了ABC和 αβ两个坐标系中的磁动势矢量,将两个坐标系原点重合,并使A轴和 α轴重合。设三相绕组每相有效匝数为 ,两相绕组每相有效匝数为 ,各相磁动势为有效匝数与电流的乘积,其空间矢量均位于相关的坐标轴上。
图2.2 三相坐标系和两相正交坐标系中的磁动势矢量
按照磁动势相等的等效原则,三相合成磁动势与两相合成磁动势相等,故两套绕组磁动势在α、β轴上的投影都应相等,因此
(2.15)
按照变换前后总功率不变,可以证明,匝数比为
(2.16)
因此,3/2变换的变换矩阵为:
(2.17)
2/3变换的变换矩阵可由3/2变换的变换矩阵得出:
(2.18)
通过计算并整理,可以得到
(2.19)
相应的逆变换
(2.20)
2.2.2 静止两相-旋转正交变换(2s/2r变换)
从静止两相正交坐标系αβ到旋转正交坐标系dq的变换,称作静止两相-旋转正交变换,简称2s/2r变换,其中s表示静止,人表示旋转,变换的原则同样是产生的磁动势相等。
图2.3 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系中的磁动势矢量
图2.3中绘出了αβ和dq坐标系中的磁动势矢量,绕组每相有效匝数均为 ,磁动势矢量位于相关的坐标轴上。两相交流电流 和两个直流电流 产生同样的以角速度 旋转的合成磁动势F
由图2.3可见, 和 之间存在下列关系:
(2.21)
则旋转正交坐标系到静止两相正交坐标系的变换阵是
电压和磁链的旋转变换阵与电流旋转变换阵相同。
2.3 异步电动机在正交坐标系上的动态数学模型
异步电动机三相原始模型相当复杂,通过坐标变换能够化简数学模型,便于进行分析和计算。按照从特殊到一般,首先推导静止两相正交坐标系中的数学模型,然后推广到旋转正交坐标系中。由于运动方程不随坐标变换而变化,故仅讨论电压方程、磁链方程和转矩方程。在一下论述中,下标s表示定子,下标r表示转子。
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