陈伯时运动控制系统基于动态模型的异步电动机调速系统解读.ppt

6.7.5直接转矩控制系统的仿真 由电动机模型直接得到转子两相磁链，经过换算得到定子两相磁链 再经过直角坐标到极坐标变换（K/P变换）得到定子磁链的幅值和角度 6.7.5直接转矩控制系统的仿真 图6-44 直接转矩控制系统仿真模型 仿真结果 图6-45a）空载起动和加载过程转速（上）、电磁转矩（中）和定子磁链（下） 仿真结果 图6-45b）转速（上）、电磁转矩（中）和定子磁链（下）局部放大图 6.8直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较 6.8直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较 矢量控制系统通过电流闭环控制，实现定子电流的两个分量的解耦，进一步实现电磁转矩与转子磁链的解耦，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。 按转子磁链定向受电动机转子参数变化的影响，降低了系统的鲁棒性。 6.8直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较 直接转矩控制系统采用双位式控制，根据定子磁链幅值偏差、电磁转矩偏差的符号以及期望电磁转矩的极性，再依据当前定子磁链矢量所在的位置，直接产生PWM驱动信号，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构。 不可避免地产生转矩脉动，影响低速性能，调速范围受到限制。 仿真结果 图6-35 a 空载起动和加载过程转速（上）和转子磁链（下） 仿真结果 图6-35 b 转速（上）和转子磁链（下）局部放大 6.7 异步电动机按定子磁链控制的直接转矩控制系统 直接转矩控制系统简称DTC(Direct Torque Control)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。 在转速环内，利用转矩反馈直接控制电动机的电磁转矩，因而得名。 直接转矩控制系统的基本思想是根据定子磁链幅值偏差的正负符号和电磁转矩偏差的正负符号，再依据当前定子磁链矢量所在的位置，直接选取合适的电压空间矢量，减小定子磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差，实现电磁转矩与定子磁链的控制。 6.7 异步电动机按定子磁链控制的直接转矩控制系统 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 以定子电流、定子磁链和转速为状态变量的动态数学模型 电磁转矩 使d轴与定子磁链矢量重合 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 异步电动机按定子磁链控制的动态模型 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 电磁转矩 定子磁链矢量的旋转角速度 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 图6-36 d轴与定子磁链矢量重合 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 考虑到 按定子磁链控制的动态模型 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 转差频率 将旋转坐标系dq按定子磁链定向，把电压矢量沿dq轴分解。 d轴分量决定了定子磁链幅值的增减。 q轴分量决定定子磁链矢量的旋转角速度，从而决定转差频率和电磁转矩。 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 两电平PWM逆变器可输出8个空间电压矢量，6个有效工作矢量，2个零矢量。 将期望的定子磁链圆轨迹分为6个扇区。 6个有效工作电压空间矢量，将产生不同的磁链增量。 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 图6-37 定子磁链圆轨迹扇区图 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 图6-38 电压矢量分解图 a）第I扇区 b）第III扇区 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 当定子磁链矢量位于第I扇区时， 当定子磁链矢量位于第III扇区时， 的作用是使定子磁链幅值和电磁转矩都增加。 的作用是使定子磁链幅值和电磁转矩都减小。 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 图6-39 定子磁链与电压空间矢量图 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 为“+”时，定子磁链幅值加大； 为“-”时，定子磁链幅值减小； 为“0”时，定子磁链幅值维持不变。 d轴分量 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 为“+”时，定子磁链矢量正向旋转，转差频率增大，电流转矩分量和电磁转矩加大； 为“-”时，定子磁链矢量反向旋转，电流转矩分量急剧变负，产生制动转矩； 为“0”时，定子磁链矢量停在原地，转差频率为负，电流转矩分量和电磁转矩减小 。 q轴分量 6.7.1 定子电压矢量对定子磁链与电磁转矩的控制作用 6.7.2基于定子磁链控制的直接转矩控制系统 图6-40 直接转矩控制系统原理结构图 6.7.2基于定子磁链控制的直接转矩控制系统 图6-41 带有滞环的双位式控制器 AΨR和ATR分别为定子磁链调节器和转矩