MATLAB异步电机矢量控制变频调速系统的研究(4)

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如果电机转子，定子或气隙磁场是恒定不变的，电机转矩是由转差率确定。转子磁通的稳态方程式是转差矢量控制主要看重的，通过转子磁通直接得到定子电流的d轴分量，通过对定子电流的控制，不需要得出相位的转子磁链和振幅，对于定子的位置的确定只要量测的转速相加后积和分计算转差率。我们简单可以看出基本上要使得能够达到双闭环控制系统的直流电平，主要依靠该方案动态性能好，结构简单等各种优点。高性能的电机控制系统不适用于该控制方法是因为它的间接磁场定向控制中对转子的时间要求相当高，当控制器中某个参数呈现不准确时得出的转差率也就不正确，得到的磁通旋转角度将出现一定的偏差。

2.3 气隙磁场定向矢量控制

所谓的气隙磁场的定向控制，也就是将旋转坐标系的d轴定向于气隙磁场的方向，这时气隙磁场的q轴分量就是零。转矩直接和q轴电流成正比可以使得气隙磁通的d轴分量保持稳定不变。所以要想达到控制电机的目标，我们可以经过控制q轴电流，完成转矩的瞬时控制。

气隙磁场定向矢量控制比转子磁通的控制方法要繁杂的多，在气隙矢量控制方法中磁通和转差是具有耦合关系的，所以在一定的时候要增添解耦器。想要控制电机，我们得发现到其具有少许状态能直接衡量的长处，比如气隙磁通易于观测的优点保持气隙磁通的恒定，从而使得转矩和q轴电流成正比，直接对q轴电流进行控制。经过一系列的研究，我们发现最适合处理饱和效应的是基于气隙磁通的控制计划，同时我们得保证电机磁通的饱满水平和继气隙磁通同等。

2.4 定子磁场定向矢量控制

众所周知的定子磁场的定向控制，就是在定子磁场方向上将旋转坐标的d轴放在上面，这个时候定子磁通的q轴分量为零。如果要控制电机，我们必须让定子磁通的值不变，q轴电流和转矩直接的成正比。成功完成定子磁通观测器，依靠的是定子磁场定向控制定子方程相对来说比较简单易懂。在设计的过程中需要设计一个解耦器对电流进行解耦，特别是在进行磁通节制设计时，是要消除耦合项的影响才可行的，无论是间接磁通闭环控制还是选用直接磁通闭环控制都很需要的。

在一般情况下我们会通过控制与转矩成正比的q轴电流，来控制电机，这样就可以达到定子磁通稳定的目的。使用上面的方法可以达到良好的动静态机能，并且在控制系统构造方面也是相对容易的，使用定子磁链观测器方程只要在正常的速度范围内即可，很容易完成的，不包含那些转子参数容易在温度改变的时候产生急剧变化的。通过以上我们可以看出该方法适用于大范围弱磁运行情况，然而，和气隙磁场定向控制方案一样，定子磁场定向控制同样需要进行电流解耦。而且对定子电压的测量，有一个影响我们是不能忽视的那就是电机速度对它的影响。如果不想影响到系统的机能，我们还得考虑到定子定向矢量控制在低速时由于定子电阻压降占端电压大部分使反电动势测量偏差较大的影响，这会导致定子磁通观测不准。

2.5 转子磁场定向矢量控制源'自:优尔`!论~文'网www.youerw.com

在同步旋转磁场中，为了进行转子磁场定向矢量控制，一般将d、q坐标系放在其上，将电机的转子磁通作为旋转坐标系的d坐标轴。要想观察到转子磁通幅值，一定不能忽视因反电动势引发的交叉耦合，只要测量出定子电流的d轴分量。这时如果转子磁通稳定不变的话，电磁转矩与定子电流的q轴分量就成正比，我们可以控制定子电流q轴分量完成电磁转矩控制，称为定子电流励磁分量的是d轴分量，定子电流的q轴分量为转矩分量。完成磁通和转矩的解耦控制可由电压方程的d轴分量控制转子磁通，q轴分量控制转矩来完成。