陈显彪

(南昌工程学院机械与电气工程学院，江西南昌 330099)

0 引言

双馈电机具有良好的调速性能、效率高、可改善功率因数和提高电网的稳定性等特点，特别适合于风机、水泵、压缩机等机械的调速传动[1]在双馈调速系统的设计和研究中，为了使系统的动、静态性能达到最佳，通常采用矢量控制的方法。其核心思想是将交流电机的电流矢量分解为相互独立的产生磁场的励磁电流分量和产生转矩的转矩电流分量，将磁链与转矩解耦，再根据磁场定向原理分别设计两者的调节器，分别控制两个分量的幅值和相位，从而实现对电机的高性能调速。

1 双馈电机转子电流定向矢量控制

1.1 双馈电机在两相同步旋转坐标系上的数学模型

在同步旋转的d、q坐标系上，双馈电机的数学模型可用下列4个矩阵方程表示[2]。

磁链方程:

电压方程:

转矩方程:

运动方程:

式中:Rs、Rr——分别为定、转子绕组电阻;

Ls、Lr、Lm——定、转子绕组自感及定、转子绕组间的互感;

ω1——同步旋转角速度;

ω——转子旋转角速度;

ωs——转差角速度，ωs= ω1－ ω;

np——电机极对数;

TL——负载转矩;

J——机组转动惯量;

p——微分算子，p=d/dt。

根据双馈电机的磁链方程式(1)的前两行求出isd和isq:

将式(5)、式(6)代入转矩方程式(3)，可推得双馈电机转矩方程的另一种形式:

1.2 双馈电机的转子电流定向矢量控制原理

根据电机的基本理论，在忽略定子绕组电阻的情况下，双馈电机定子磁链矢量ψs在定子绕组中感应的电动势矢量es与定子所接电源电压矢量us平衡，即有us=－es。如果电机的定子绕组接到电压稳定的三相对称工频电源上，电压矢量us不变，则定子绕组感应电势矢量es，以及在定子绕组中感应出es的定子磁链矢量ψs均保持不变。……