按气隙磁场定向的可控励磁同步电动机矢量控制系统如图6.14所示。系统采用转速和电流的双闭环控制以及气隙磁链的开环控制，在基频以下保持气隙磁通不变，基频以上进行弱磁控制。图6.14 可控励磁同步电动机矢量控制系统1.转子励磁控制气隙磁通给定环节根据转速确定气隙磁通给定值Ψδ，由式计算气隙磁链电流给定值，气隙电流励磁分量Ifm=Iδ-Ism。对于定子电流的励磁分量ism，系统采用给定方式。图6.15 同步电动机矢量与相量关系......
2023-06-19
气隙磁场定向与转矩控制技术优化
【摘要】：图6.13 同步电动机空间矢量关系1.气隙磁场定向不考虑阻尼绕组的同步电动机空间矢量关系如图6.13所示。图6.13中建立了两个旋转直角坐标系，其中dq坐标系的d轴与转子励磁Ψf方向重合，mt坐标系的m轴与气隙磁链Ψδ方向重合，即按气隙磁链Ψδ方向定向。定子电流is在mt坐标系轴上投影分别为ism、ist，励磁电流在mt坐标系轴上投影分别为ifm、ift。
图6.13 同步电动机空间矢量关系
1.气隙磁场定向
不考虑阻尼绕组的同步电动机空间矢量关系如图6.13所示。图中，定子磁链Ψs、气隙磁链Ψδ、励磁磁链Ψf和电流is、iδ、if都是空间旋转矢量，它们的旋转速度都为ω1，is、iδ、if产生磁动势Fs、Fδ、Ff，磁动势产生相应的磁链Ψs、Ψδ、Ψf，气隙磁链Ψδ是Ψs和Ψf的矢量和。图6.13中建立了两个旋转直角坐标系，其中dq坐标系的d轴与转子励磁Ψf方向重合，mt坐标系的m轴与气隙磁链Ψδ方向重合，即按气隙磁链Ψδ方向定向。dq坐标系的d轴与三相静止坐标系A轴的位置θd可以通过转子位置检测器准确检测，θd=∫ω1dt+φ0，φ0是t=0时转子的初始位置。mt坐标系m轴与dq坐标系d轴的夹角θ是同步电动机的功率角（也是转矩角）。定子电流is在mt坐标系轴上投影分别为ism、ist，励磁电流在mt坐标系轴上投影分别为ifm、ift。
2.按气隙磁链定向的同步电动机转矩
按气隙磁链定向后，气隙磁链Ψδ在m轴上的磁链Ψδm=Ψδ，在t轴上的分量Ψδt=0，则
Ψδm=Ψδ=Lmdiδ=Lmdism+Lmdifm
Ψδt=Lmdist+Lmdift=0 （6.13）并有
iδt=ist+Ift=0
不考虑阻尼绕组，按气隙磁链定向的同步电动机转矩
Te=npΨδist=-npΨδift （6.15）
式（6.15）表明，按气隙磁链定向后，只要保持同步电动机气隙磁链Ψδ不变，控制定子电流转矩分量ist就可以控制电动机转矩，这将同步电动机转矩控制归结为如何保持气隙磁链不变和气隙磁链的定向问题。
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