變頻器原理與應用 第3版 教案 7.3-7.4 矢量控制（VC）、直接轉(zhuǎn)矩控制

PAGE《變頻器原理及應用（第3版）》電子教案PAGE第4頁共4頁中等職業(yè)教育課程改革國家規(guī)劃新教材《電子技術基礎》電子教案 PAGE1章節(jié)課題7.3矢量控制（VC）7.4直接轉(zhuǎn)矩控制課時2教學目的1.掌握變頻器矢量控制方式。2.了解直接轉(zhuǎn)矩控制方式。重點難點重點難點：變頻器的矢量控制方式。教學方法聯(lián)系工程實際講授變頻器的矢量控制方式，使學生掌握變頻器的矢量控制方式原理，了解直接轉(zhuǎn)矩控制方式。。教具作業(yè)習題7-10；習題7-11課后小結(jié)矢量控制是通過控制變頻器輸出電流的大小、頻率及相位，用以維持電動機內(nèi)部的磁通為設定值，產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)矩。是一種高性能的異步電動機控制方式。直接轉(zhuǎn)矩控制是直接分析交流電動機的模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。教學內(nèi)容7.3矢量控制（VC）7.4直接轉(zhuǎn)矩控制知識目標：1.掌握變頻器的矢量控制原理。2.了解直接轉(zhuǎn)矩控制原理。技能目標：弄清楚使用矢量控制的要求。教學內(nèi)容7.3矢量控制(VC)矢量控制是通過控制變頻器輸出電流的大小、頻率及相位，用以維持電動機內(nèi)部的磁通為設定值，產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)矩。7.3.1直流電動機與異步電動機調(diào)速上的差異1．直流電動機的調(diào)速特征直流電動機具有兩套繞組，即勵磁繞組和電樞繞組，它們的磁場在空間上互差π/2電角度，兩套繞組在電路上是互相獨立的。2．異步電動機的調(diào)速特征異步電動機雖然也有兩套繞組，即定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，但只有定子繞組和外部電源相接，定子電流I1是從電源吸取電流，轉(zhuǎn)子電流I2是通過電磁感應產(chǎn)生的感應電流。因此異步電動機的定子電流應包括兩個分量，即勵磁分量和負載分量。勵磁分量用于建立磁場；負載分量用于平衡轉(zhuǎn)子電流磁場。既然直流電動機的調(diào)速性能優(yōu)良，那么能否將異步電動機的定子電流分解成勵磁電流和負載電流，并分別進行控制，而它們所形成的磁場在空間上也能互差π/2電角度？如果能實現(xiàn)上述設想異步電動機的調(diào)速就可以和直流電動機相差無幾了。教學內(nèi)容7.3.2矢量控制中的等效變換異步電動機的定子電流，實際上就是電源電流，我們知道，將三相對稱電流通入異步電動機的定子繞組中，就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，這個磁場就是我們所說的主磁場ΦM。設想一下，如果將直流電流通入某種形式的繞組中，也能產(chǎn)生和上述旋轉(zhuǎn)磁場一樣的ΦM，就可以通過控制直流電流實現(xiàn)先前所說的調(diào)速設想。7.3.3.直角坐標／極坐標變換在矢量控制系統(tǒng)中，有時需將直角坐標變換為極坐標，用矢量幅值和相位夾角表示矢量。7.3.4變頻器矢量控制的基本思想7.3.5使用矢量控制的要求1．矢量控制的給定；2．矢量控制的要求；3．使用矢量控制的注意事項7.3.6矢量控制系統(tǒng)的優(yōu)點和應用范圍優(yōu)點：1）動態(tài)的高速響應；2）低頻轉(zhuǎn)矩增大；3）控制靈活。應用范圍：1）要求高速響應的工作機械；2）適應惡劣的工作環(huán)境；3）高精度的電力拖動；4）四象限運轉(zhuǎn)。教學內(nèi)容7.4直接轉(zhuǎn)矩控制7.4.1直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)圖8-13所示為按定子磁場控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理框圖，采用在轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)設置轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)的方法，以抑制磁鏈變化對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響，因此，轉(zhuǎn)速與磁鏈子系統(tǒng)也是近似獨立的。7.4.2直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)勢直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)勢在于：轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息；控制上對除定子電