的基本。
R
1
:定子线组内阻
X
1
:定子线组的感抗
R
2
:转子内阻
S: 转差率
X
2
:转子本身感抗
I
1
: 定子电流
I
m
: 磁化电流
I
t
: 扭力电流
图二 V/F 系统感应马达的基本模型
III.5
从基本理论分析,我们知道当定子有电流时有下列一连串情况发生:
见下列图三
图三 定子电流
旋转磁场
转子电流
扭力
马达旋转(机械能输出)
(电能输入)
转子磁场
目前 V/F 系统的分析是假定定子电流分为两部分,一部分与转子磁场平行,一部分与转子磁场垂直,
如再继过数学上的变换(经定子侧变换至转子侧),则上述两个电流,前者就是转子磁场的磁化电流,后
者就是扭力电流。由于图三中的定子电流是以定子侧为准,故不可能直接利用,但经过变换后由于转子才
是取后的一环,故上述两电流有直接应用价值,产生磁场的一个一般以 I
m
表示,而旌扭力的则以 I
t
直接相
加获得,而须如图四所示,用向量加法。因此遂构成了所谓向量控制。图四中的要点如下:
1)
I
m
与 I
t
保持垂直(I
1
= I
t
+I
m
) 图四 向量控制
2)
由于变化的磁场能引起许多特性的变化,故有必要将其维持不变。因此在进行向量控制之前,
先要处理各项能引致 I
m
改变的因素,使其维持不变
3)
θ角(t
an
-1
I
t
/I
m
)虽是向量控制的副产品,但在整个马达电流合成诸过程中,θ是一个很重要
的量(见(6)式)
4)
在 I
m
保持不变情况下,感应电动机的控制(见前面 2,3 两式)和直流电动机并无分别
III.6
图五和图一基本相同但较为清楚
图六为对同一交流马达进行试验时,
在不同电源频率下所表现的扭力与转速关系。n
0
为最高频率
(50Hz)
时的同步转速。图六的重要特点是特性曲线基本功上固定,但随电源频率的变化而在转速轴上移动。由于
同步转速随频率而变,故即使在加速、减速阶段,转差率 S 仍可保持极低值,而在此情况下,马达的损耗、
效率及功率固数都在最佳状态。
图五 V/F 主电路另一简化图 图六 扭力—转速特性曲线
III.7
前面已提及,在 V/F 系统中,交流马达的电流是一点一滴的计算出来的
图七就是概括地表示出这个情况。和 YPM 等系统一样,V/F 具有一个简单的速度指令(在后面讨论),
由于这指令的存在,我们首先可算出在每一时刻的转速,以 ã
r
*表示,另一方面马达起动后,其转速亦可藉
RE(旋转编码器)传来的记号计出,以 ã
r
表示,两者之差 ã
r
*—ã
r
,或
ã,如按照图六的曲线进行比例积
分,即可得到一个对应的
T,加上原有的扭力指令,即可得到一个新的扭力指令。此外,
ã通过一个基
本计算,即成为转差频率 ã
s
,而 ã
s
与 ã
r
合并,即可得到一个新频率,此频率以 ã
1
表示,变即输入交流马
达的电流频率。由扭力指令可转换成为图四中的 I
t
,再与 I
m
配合,按[I
t
²
+I
m
²
]
½
计算,即可得出当时马达定
子电流(每相一个)的绝对值 I
1
。按 tan
-1
(I
t
/I
m
)即可得到当时电流所应具的相角θ。本来根据正弦波的一
般表示式:(6) i=I
1
Sin(ã
1
t+θ),一切经已就绪,可以进行计算马达定子电流。但由于 ã
1
不断改变,θ及
I
1
亦变,故这项计算必须以高速及循环计算方式进行,由于 ã
1
与时间 t 结合,而 t 是随时间而独立变化,故
须使用贮存电路及
t。
t 的选择当然越短越好,但由于电脑的速度始终是有限,同时更重要的是来自 RE
的 ã
r
讯号,虽然准确度已比 YPM 的 AC—PG 高很好,但仍是有限,故
t 的选择亦不必太小,从 PWM