武漢理工大學學報（與通無速度傳感器交-交變頻調速矢量控制系統的研究徐臘梅熊和金（武漢理工大學信息工程學院武漢430063）控制系統進行研究，不采用速度傳感器，通過仿真計算轉子磁鏈和轉速，提出了一套實用的交交變頻調速系統。運行結果表明：在整個調速過程中，能夠實現對轉矩和磁鏈的分別控制，運行平穩，動態指標好。

　　中圖法分類號：TM301.2 19f徐臘梅i女歲1碩￡1主要研究領域為口自動化liePublishingHouse.Allrights 0引百隨著電力電子技術的發展，新型電力電子器件不斷出現，交流電動機控制技術取得了突破性進展，由于交流電動機是多變量、強耦合的非線性系統，與直流電動機相比，轉矩控制要困難得多，于是人們想能否在異步電機上模擬直流電動機控制轉矩的方法呢，1971年德國專家首先提出的矢量變換控制理論解決了交流電機的轉矩控制問題，應用坐標變換將三相系統等效為兩相系統，再經過按轉子磁場定向的同步旋轉變換實現了定子電流勵磁分量和轉矩分量之間的解耦，從而達到對交流電動機的磁鏈與電流分別控制的目的，這樣就可以將一臺三相異步電動機等效為直流電動機來控制，因而獲得了與直流調速系統同等優良的靜動態性能。

　　由于速度傳感器受到應用場合的限制，文中研究無速度傳感器交-交變頻調速矢量控制系統，通過檢測定子電壓和定子電流，計算轉子磁鏈的大小和轉子角速度。當控制系統合成時，實施有隨后調整的從屬調節原則，外回路是轉速調整回路，它從屬于電動機定子電流矢量分量的調節回路。該系統設計簡單，運行平穩，動態指標良好。

　　1矢量控制原理異步電動機的相量圖如所示。異步電動機轉子繞總磁鏈=m-l，與轉子電流/2相互垂直，而且=mcosh（即Hmcosh）。因為磁鏈矢量和磁通矢量H的方向一樣，其值僅差一個系數Ns（定子繞組匝數），用磁鏈計算比較簡便，所以常用磁鏈矢量代表異步電動機中實際存在的磁通矢量H.在形式上與直流電動機的特性十分相似，設法保持轉子磁鏈h（即是H）恒定，那么電機的轉矩T就和轉子電流I2成正比。基于這種想法，把轉子磁鏈取作磁場定向新坐標的M軸，與之垂直的T軸恰與轉子電流I2方向相重合。定子電流A重新分解為一個產生轉子磁鏈的勵磁電流分量IM和一個與轉子電流I2成正比的轉矩電流In，如果賦予M-T坐標系異步電動機同步轉速，那么在電機調速過程中維持勵磁電流分量IMH不變，而控制轉矩電流分量扣，就象直流電動機一樣實現對異步電動機轉矩的控制，系統將具有較好的動態特性。這就是按轉子磁鏈定向的矢量變換控制方法的思想，這種定向方法容易維持磁鏈恒定，使電機運行經濟合理。

　　2控制系統控制系統原理框圖如所示，其工作原理如下。

　　電動機轉速電壓給定信號。送入轉速調節器ASR，與反饋的轉速電壓比較，ASR輸出定子電流，轉矩分量的給定值‘以及轉差頻率信號相繞組電流提出的電壓指令信號Huse.電壓、電流傳感器送來的信號Uuu，Uuv，Uuw和uiu，u/v，u/w，分別經3相/2相坐標變換，獲得ut，UuU，uT，uU，它們將在磁鏈觀測器中生成磁鏈信號U〗T，uU，然后求得轉子磁鏈信號2，和磁鏈給定信號：2，將決定定子電流勵磁分量的給定值UiT，UU和UuT，UuU?起計算出反映轉子轉速的M，M和之和送入諧波信號形成器，產生轉子磁鏈矢量位置的諧波函數sin0i，cos9i.電壓信號ut，um送入相應的電流調節器中，與來自矢量旋轉變換器VDi的定子電流同名分量的反饋電壓u't，uim比較，輸出電壓信號UiT和MiMl，在矢量旋轉變換器VD2中，電壓UT和MiMl轉換成UiT和UU，隨后在2相/3相坐標變換器中，UT和uU從兩相變換到三相坐標系統，作為電動機到交-交變頻器的觸發保護回路。

　　由電機TU兩相坐標系統中的等值電路及公式得為定子自感；e= 1-LL；Lr為轉子自感；Lm為定轉子互感。

　　由于本系統不使用速度傳感器，轉子角頻率k將在基于異步電機電流模型構成的轉速觀測器里求取。根據電流模型法轉子磁鏈公式：有由求取轉子角頻率，既方便又可靠。

　　（3）（4）和（9）構成轉子磁鏈和轉子角頻率k的仿真計算電路，由角頻率k運算器，磁鏈觀測器及轉子磁鏈運算器組成。

　　3交交變頻器121變頻器包括主回路和觸發保護回路。每相主回路中包括兩套按三相橋式反并聯的晶閘管和兩個電流傳感器。電流傳感器是用來反饋相對應的電動機定子相電流信號。在晶閘管散熱片上還裝有熱敏電阻，用于實現變頻器的熱保護功能。觸發保護回路用于將控制系統輸出的電流指令信號轉換成控制晶閘管的連續脈沖，從而實現對電動機轉速的控制。

　　4結論不采用速度傳感器，利用可檢測的定子電壓和電流，通過電壓模型計算出異步電機轉子的磁鏈實際值，再經過矢量分析和旋轉變換，實現對定子電流的解耦得到矢量控制系統的重要控制量iTi和iMi，這種無速度傳感器的矢量控制系統適用于多種工業應用場合。

　　本系統采用了轉矩閉環和頻率閉環實現對轉矩和磁通的分別控制，并能夠克服轉子電阻變化造成的偏差影響，所以具有對電動機參數的變化不敏感的特點。