直接转矩控制.ppt

结合当前定子磁链和电磁转矩的状态，再根据空间电压矢量的调节作用，来决定对应区域的开关策略PARTONE正六边形的磁链轨迹控制如果只要求正六边形的磁链轨迹，则逆变器的控制程序简单，主电路开关频率低，但定子磁链偏差较大。根据定子磁链给定和反馈信号进行砰-砰控制，按控制程序选取电压空间矢量的作用顺序和持续时间。圆形磁链轨迹控制：如果要逼近圆形磁链轨迹，则控制程序较复杂，主电路开关频率高，定子磁链接近恒定。该系统也可用于弱磁升速，这时要设计好Ψ*s=f(?*)函数发生程序，以确定不同转速时的磁链给定值231DTC系统存在的问题由于磁链计算采用了带积分环节的电压模型，积分初值、累积误差和定子电阻的变化都会影响磁链计算的准确度。由于采用砰-砰控制，实际转矩必然在上下限内脉动，而不是完全恒定的。为了解决这些问题，许多学者做过不少的研究工作，使它们得到一定程度的改善，但并不能完全消除。01这两个问题的影响在低速时都比较显著，因而使DTC系统的调速范围受到限制。02DTC系统和VC系统都是已获实际应用的高性能交流调速系统。两者都采用转矩（转速）和磁链分别控制，这是符合异步电动机动态数学模型的需要的。但两者在控制性能上却各有千秋。直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较矢量控制系统特点VC系统强调Te与Ψ2的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器；实行连续控制，可获得较宽的调速范围；但按Ψ2定向受电动机转子参数变化的影响，降低了系统的鲁棒性。DTC系统特点DTC系统则实行Te与Ψ1砰-砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构；控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响；但不可避免地产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。两种系统的特点与性能的比较见下表。直接转矩控制和矢量控制特点与性能比较性能与特点直接转矩控制系统矢量控制系统磁链控制定子磁链转子磁链转矩控制砰-砰控制，有转矩脉动连续控制，比较平滑坐标变换静止坐标变换，较简单旋转坐标变换，较复杂转子参数变化影响无有调速范围不够宽比较宽从上表可以看出，如果在现有的DTC系统和VC系统之间取长补短，构成新的控制系统，应该能够获得更为优越的控制性能，这是一个很有意义的研究方向。有时为了提高调速范围，在低速时改用电流模型计算磁链，则转子参数变化对DTC系统也有影响。第五章异步电动机直接转矩控制概述直接转矩控制系统简称DTC(DirectTorqueControl)系统，是继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。在它的转速环里面，利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩，因而得名。其特点是直接采用空间电压矢量，在定子坐标系下计算并控制电机的转矩和磁通；采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节产生PWM（空间矢量SPWM）直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。和矢量控制不同，直接转矩控制摒弃了解耦的思想，取消了旋转坐标变换，简单的通过电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。直接转矩控制的特点：控制思想简单控制系统简洁明了动、静态性能优良直接转矩控制系统的特点系统组成按定子磁链控制的直接转矩控制系统在实际控制过程中，将测得的电机三相电压和电流送入计算器，计算出电机的定子磁链和电磁转矩，分别与给定值和相比较，然后选择开关模式，确定PWM逆变器的输出。总的来说，直接转矩控制就是通过对定子电压空间矢量的控制达到以下两个目的：维持定子磁链幅值的恒定控制定子磁链旋转速度的大小结构特点转矩和磁链的控制器：用滞环控制器取代通常的PI调节器。转速双闭环：ASR的输出作为电磁转矩的给定信号；设置转矩控制内环，它可以抑制磁链变化对转速子系统的影响，从而使转速和磁链子系统实现了近似的解耦。控制特点转矩和磁链的控制采用双位式砰-砰控制器，并在PWM逆变器中直接用这两个控制信号产生电压的SVPWM波形，从而避开了将定子电流分解成转矩和磁链分量，省去了旋转变换和电流控制，简化了控制器的结构。与VC系统一样，它也是分别控制异步电动机的转速和磁链，但在具体控制方法上，DTC系统与VC系统不同的特点是：选择定子磁链作为被控量而不象VC系统中那样选择转子磁链，这样一来，计算磁链的模型可以不受转子参数变化的影响，提高了控制系统的鲁棒性。如果从数学模型推导按定子磁链控制的规律，显然要比按转子磁链定向时复杂，但是，由于采用了砰-砰控制，这种复杂性对控制器并没有影响。