4.4进给伺服系统的控制原理和方法 交流电机 交流电机电磁转矩公式 Tm=CMΦmcos2 电磁转矩Tm与气隙磁通Φm、转子电流Ia成正比，但Φm与 Ia不正交，不是独立的变量，不能单独控制，因此，不能分 别调节。同时，交流电机定子产生的是随时间和空间都在变 化的旋转磁场，气隙磁通Φm是一个空间交变矢量，这样， 在定子侧的各物理量（电压、电流、磁动势)也都在空间上 同步旋转且交变，调节、控制和计算很不方便。 6
6 交流电机 交流电机电磁转矩公式 电磁转矩Tm与气隙磁通Фm、转子电流Ia成正比，但Фm与 Ia不正交，不是独立的变量，不能单独控制，因此，不能分 别调节。同时，交流电机定子产生的是随时间和空间都在变 化的旋转磁场，气隙磁通Фm是一个空间交变矢量，这样， 在定子侧的各物理量（电压、电流、磁动势）也都在空间上 同步旋转且交变，调节、控制和计算很不方便。 2 Tm CM m I a cos 4.4 进给伺服系统的控制原理和方法
4.4进给伺服系统的控制原理和方法 1)矢量控制的基本思想： 将三相交流电机输入的电流等效变换为类似直流电机彼此 独立的励磁电流和力矩电流，建立起与之等效的直流电机数 学模型，通过对这两个电流量的反馈控制实现对电机电磁转 矩和速度的控制。然后，再通过相反的变换，将被控制的等 效直流电机电流还原为三相交流电机电流，那么就可以采用 类似直流电机的调速方法对三相交流电机进行调速了。 等效变换的准则：变换前后必须产生同样的旋转磁场 即等效的旋转磁场的旋转速度及强度都等效。 7
7 1)矢量控制的基本思想： 将三相交流电机输入的电流等效变换为类似直流电机彼此 独立的励磁电流和力矩电流，建立起与之等效的直流电机数 学模型，通过对这两个电流量的反馈控制实现对电机电磁转 矩和速度的控制。然后，再通过相反的变换，将被控制的等 效直流电机电流还原为三相交流电机电流，那么就可以采用 类似直流电机的调速方法对三相交流电机进行调速了。 等效变换的准则：变换前后必须产生同样的旋转磁场 即等效的旋转磁场的旋转速度及强度都等效。 4.4 进给伺服系统的控制原理和方法
4.4进给伺服系统的控制原理和方法 2)矢量变换的实现： (1)三相/二相变换 i Fm 将三相静止绕组A、B、 C的交流变换为两相静止 绕组α、的交流。从而实 a 现三相交流电机变换为等 效的二相交流电机以及与 其相反的变换。 8
8 （1）三相/二相变换 将三相静止绕组A、B、 C的交流变换为两相静止 绕组α、β的交流。从而实 现三相交流电机变换为等 效的二相交流电机以及与 其相反的变换。 2)矢量变换的实现： 4.4 进给伺服系统的控制原理和方法
4.4进给伺服系统的控制原理和方法 方法： 三相交流{4、ic所产生的旋转磁动势Fm与两相交 流{.、g}所产生的旋转磁动势Fm等效。 >建立三相交流{、p、ic转换为两相交流{ia、iB)的电 流变换矩阵： 2 cos0 1 4 4 sin0 sin sinπ 周 3 3 fe] 3 9
9 方法： 三相交流 {iA、iB、iC}所产生的旋转磁动势Fm与两相交 流 {iα、iβ}所产生的旋转磁动势Fm 等效。 C B A C B A i i i i i i i i 2 3 2 3 0 2 1 2 1 1 3 2 3 4 sin 3 2 sin 0 sin 4 4 cos 3 2 cos 0 cos 3 2 建立三相交流 {iA、iB、iC}转换为两相交流 {iα、iβ}的电 流变换矩阵： 4.4 进给伺服系统的控制原理和方法