異步電機直接轉矩控制系統研究

2017-04-12 10:48:48 大云網　點擊量：評論 (0)

核心提示：　　近年來隨著電機控制技術的發展，以定子磁鏈為控制對象的電機直接轉矩控制技術正受到人們的廣泛重視。直接轉矩控制（DTC）的基本思想就是同時控制電機的定子磁鏈和電磁轉矩。與普通的矢量控制不同，

核心提示：　　近年來隨著電機控制技術的發展，以定子磁鏈為控制對象的電機直接轉矩控制技術正受到人們的廣泛重視。直接轉矩控制（DTC）的基本思想就是同時控制電機的定子磁鏈和電磁轉矩。與普通的矢量控制不同，在直接轉矩

　　近年來隨著電機控制技術的發展，以定子磁鏈為控制對象的電機直接轉矩控制技術正受到人們的廣泛重視。直接轉矩控制（DTC）的基本思想就是同時控制電機的定子磁鏈和電磁轉矩。與普通的矢量控制不同，在直接轉矩控制閉環中沒有電流環。由于直接轉矩控制不像矢量控制那樣需要進行旋轉3/2變換，所以與矢量控制相比大大地簡化了控制算法。對于一般的直接轉矩控制而言，其逆變器開關狀態的選擇是通過查開關表得到的，因此它不需要進行脈寬調制也能保證轉矩的快速響應，同時也能很簡便地得到各相輸出電壓。而且對于直接轉矩控制而言，在高速運行段，除了電機的定子電阻外并不需要知道電機的其它參數，所以直接轉矩控制對電機參數的依賴度要比矢量控制低。

　　本文討論了異步電機直接轉矩控制系統，就所遇到的幾個問題提出了相應的解決方法。

　　2直接轉矩控制原理在靜止兩相坐標系下（其直軸a軸在定子A相軸線上）異步電機的定子磁鏈和電磁轉矩的計算式究方向為電力電子與電力傳動。

　　如下：us，is定子電壓、定子電流S，Rr定子、轉子電阻S，wr――定子磁鏈和轉子磁鏈r，Lm定子、轉子自感和互感―漏感系數，= ur電機轉速Tr電機轉子時間常數，Tr=由式（2）可見定子磁鏈和轉子磁鏈之間有一個慣性環節，這就使得定子磁鏈發生變化時轉子磁鏈矢量基本上保持不變。只要改變定子磁鏈矢量的空間位置就可以很容易地改變定、轉子磁鏈之間的夾角S，根據式（4）可以看出電機的電磁轉矩也很容易被改變。由式（1）可以看出，若忽略定子電阻的壓降則定子磁鏈是朝著電壓矢量的方向運動。因此，通過合理地控制定子電壓矢量不僅可以控制定子磁鏈幅值的大小，而且可以控制定子、轉子磁鏈的夾角進而直接對轉矩進行控制而不需要像在矢量控制中那樣通過控制定子電流來對轉矩進行間接控制。

　　3直接轉矩控制系統構成直接轉矩控制異步電機調速系統原理圖如所示。將檢測出的電機轉速n與給定值n*比較，經PID調節器生成轉矩指令信號Te*.直流母線電壓Udc和相電流ia，ib被檢測出來后經過靜止3/2變換得到兩相靜止坐標系下的直軸分量和交軸分量即ua，ia和u（3，ie.其定子磁鏈和電磁轉矩分別由式（1）、式（3）得到，定子磁鏈的位置角則由式（5）得到。所得到的定子磁鏈和轉矩的估計值與相應的給定值經滯環HCi，HC2比較后輸出相應的邏輯信號連同定子磁鏈位置角一起輸出給開關表以決定相應橋臂上的開關器件的開關狀態。

　　對于以定子磁鏈為控制對象的直接轉矩控制系統而言，定子磁鏈計算的正確與否直接關系到系統的性能好壞。而對于式（1）所示的計算公式而言，由于其對直流偏量的增益很大，所以對積分信號中的直流分量十分敏感。在實際系統中很容易由于直流偏量的影響而達到積分飽和從而失去作用，因而在實際系統中式（1）改變如下：截止頻率q：不能取得太少，否則對直流偏量的抑制效果太弱，而太大則會引起太多的相位偏差和幅值偏差，一般取為50~ 70rad/s.這樣在頻率較高時兩者所造成的相移差別不大。但在低速時由于相位誤差較大所以對定子磁鏈的估算不準。

　　為了解決低速下定子磁鏈的計算問題，本系統中采用了一種磁鏈模型切換的方法，即高速時采用式（6）所示的定子磁鏈U"/模型，而在低速時采用如式（7）所示的定子磁鏈/-N模型……北京：國防工業出版社，1989.周箴，陳宏，萬淑蕓。直接轉矩控制中的模型切換。