人物在电机矢量控制的重要分析方法中探索机电一体化难学问题

人物在电机矢量控制的重要分析方法中探索机电一体化难学问题

在电机的运行中,我探索了由电机定子和转子磁场同步旋转,建立的一个具有同步旋转速度的旋转坐标系,这个旋转坐标系就是常说的D-Q旋转坐标系。在该旋转坐标系上,所有电信号都可以描述为常数。我想知道,能否由仪器直接得到D-Q变换的结果? D-Q变换是一种解耦控制方法,它将异步电动机的三相绕组变换为等价的二相绕组,并且把旋转坐标系变换成正交的静止坐标,即可得到用直流量表示电压及电流的关系式。D-Q变换使得各个控制量可以分别控制,可以消除谐波电压和不对称电压的影响,由于应用了同步旋转坐标变换,容易实现基波与谐波的分离。

由于直流电机的主磁通基本上唯一地由励磁绕组的励磁電流决定,所以这是直流電機数学模型及其控制系统比较简单的一个根本原因。如果能将交流電機物理模型等效地變換成類似直流電機模式分析和控制就可以大大簡化。座標變換正是按照這條思路進行。

交流電機三相對稱靜止繞組A、B、C通以三相平衡正弦電流時,產生的合成磁動勢是轉動磁動勢F,它在空間呈現為一個具有同期轉速ws(即電流角頻率)的順著A-B-C之次序轉動。此種物理模型圖示如下:

我發現,不論單一或多個對稱繞組均可生出轉動磁動勢,只要其數值與角頻率相同。兩個互差90度並被時間上互差90度平衡交流電 流通過的一對靜止繞組a和b,也會生成一個名為F之轉動磁 勢。

當圖1與2中的兩個轉動磁勁大小與速度完全相同時,即認為圖2中的兩相繞組與圖1中的三相繞組等效。此外,我還觀察到,一套包含两个绕组在内整个铁心以同步速度移动,则产生的一个固定位置上的合成动势也会随着铁心一起移动并成为一个名为F之“rotating magnetic field”。

从这个观点来看,以产生同样的“rotating magnetic field”作为标准,我们可以说图1、三相交流绕组、图2、二 相交流绕组以及图3中整体“rotating direct current coil”的彼此都是等效。这意味着,在任何一种两次或者多次对称轴网格结构下,如果我们能够通过适当设置导体来创造类似的“rotating magnetic field”,那么这些不同类型系统之间存在着某种形式的一致性或等效性。

关于D-Q坐標変換應用方面,我了解到它已經廣泛應用于許多領域,如:

電機調控

電機瞬態運行分析

故障診斷

實際操作中,這些變換技術主要涉及以下幾個步驟:首先使用Clark變換將原本有關於定子靜止狀態下的三重系統所需資訊進行處理;接著,再使用Park變換來將結果再次處理,以便獲得所需於軸向運動狀態下的信息。最後,這樣處理後形成的大型數據庫隨後被用於計算出最適化過程中所需參數值,以實現精確調控。我理解這種方法已經廣泛應用於功率分析儀器設計中,並且正在逐漸成為未來研究方向之一。