DSP矢量控制变频调速系统设计+文献综述(7)
2.2.1 矢量控制理论的基本思想
在三相坐标系上的定子电流 、 、 ，通过3/2变换可以等效成两相静止正交坐标系上的交流电流 、 ，再通过与转子磁链同步的旋转变换，可以等效成同步旋转正交坐标系上的直流电流 、 。d绕组相当于直流电动机的励磁绕组， 相当于励磁电流，q绕组相当于电枢绕组， 相当于与转矩成正比的电枢电流，所以以 和 为输入的电动机模型就是等效直流电动机模型如图2.3所示。
图2.3 矢量控制系统原理结构图
2.2.2 按转子磁链定向矢量控制系统的实现
（1）基于SVPWM的磁链闭环矢量控制系统
基于SVPWM的矢量控制系统将检测到的三相电流（实际只用检测两相就够了）施行3/2变换和旋转变换，得到dq坐标系中的电流 、 ，采用PI调节构成电流闭环控制，电流调节器的输出为定子电压给定值 和 ，经过反旋转变换得到静止两相坐标系的定子电压给定值 和 ，再经SVPWM控制逆变器输出三相电压，基于SVPWM的磁链闭环矢量控制系统结构图如图2.4所示。
图2.4 基于SVPWM的磁链闭环矢量控制系统结构图
在图2.2中，ASR为转速调节器，AΨR为转子磁链调节器，ACMR为定子电流励磁分量调节器，ACTR为定子电流转矩分量调节器，FBS为转速传感器。对转子磁链和转速而言，表现为双闭环控制，内环为电流环，主要提高系统的快速性和稳定性，及时抑制电流环内部的干扰，限制最大电流，保障系统的安全运行。外环为速度环和磁链环，主要增强系统的抗干扰能力，抑制转速、磁链、转矩等的波动。
磁链调节器的给定一般有两种方法：第一种方法是设计一个磁链函数发生器，由转速给定作为输入，得出转子磁链给定信号 ；第二种方法不考虑弱磁情况，转子磁链给定值 为一固定值。转子磁链函数发生器根据电机调速范围和转速给定信号，在恒转矩范围内恒磁通，转子磁链保持额定，在恒功率范围内减弱磁通，转子磁链随转速指令的增大而减小。
（2）基于SVPWM的磁链开环矢量控制系统
转子磁链闭环控制的矢量控制系统中，转子磁链幅值和位置信号均由磁链模型计算获得，受到电动机参数 和 变化的影响，很容易造成控制不准确。采用磁链开环的控制系统如图2.5所示，无需转子磁链赋值，但对于矢量变换而言，仍然需要转子磁链的位置信号，转子磁链的计算仍然不可避免。
图2.4 基于SVPWM的磁链闭环矢量控制系统结构图
磁链开环的矢量控制系统借助于矢量控制系统中的转差公式，构成的矢量控制系统继承了基于稳态模型转差频率控制系统的优点，又利用基于动态模型的矢量控制规律克服了它大部分的不足之处。磁链开环转差型矢量控制系统的磁场定向由磁链和电流转矩分量给定信号确定，靠矢量方程保证，并没有用磁链模型实际计算转子磁链及其相位。但由于矢量控制方程中包含电动机转子参数，定向精度仍受参数变化的影响。
2.2.3 转子磁链计算
按转子磁链定向的矢量控制系统的关键是转子磁链 的准确定向，在构成转子磁链反馈时，转子磁链幅值也是不可缺少的信息。在本论文中主要采用的是电流模型计算转子磁链。
在dq坐标系中转子磁链计算的电流模型为:
（2.18）
式中 —— 转子时间常数， ， 、 为电机参数；
——转差角频率；