6.6感應(yīng)電機矢量控制調(diào)速技術(shù)

1、基于動態(tài)模型的感應(yīng)電機控制 坐標變換及感應(yīng)電機的數(shù)學(xué)模型 矢量控制調(diào)速技術(shù) 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)1.坐標變換及感應(yīng)電機的數(shù)學(xué)模型 三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型 坐標變換和變換矩陣 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型問題的提出 前節(jié)論述的基于穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的感應(yīng)電機調(diào)速系統(tǒng)雖然能夠在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)平滑調(diào)速，但是，如果遇到軋鋼機、數(shù)控機床、機器人、載客電梯等需要高動態(tài)性能的調(diào)速系統(tǒng)或伺服系統(tǒng)，就不能完全適應(yīng)了。要實現(xiàn)高動態(tài)性能的系統(tǒng)，必須首先認真研究感應(yīng)電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型。 三相感應(yīng)電動機的物理模型ABCuAuBuC1uaubucabc三相感應(yīng)電動機的物理模型 1.1 三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型電壓方程磁鏈方

2、程圖1-1 三相感應(yīng)電動機的物理模型 1.1 三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型磁鏈方程中各電感值如下：定子漏感 轉(zhuǎn)子漏感 定子互感 轉(zhuǎn)子互感 電感包括自感和互感兩部分 互感表達式 兩相繞組之間只有互感?；ジ杏址譃閮深悾海?）定子三相彼此之間和轉(zhuǎn)子三相彼此之間位置都是固定的，故互感為常值； （2）定子任一相與轉(zhuǎn)子任一相之間的位置是變化的，互感是角位移 的函數(shù)。 第一類固定位置繞組的互感 三相繞組軸線彼此在空間的相位差是120，在假定氣隙磁通為正弦分布的條件下，互感值應(yīng)為， 于是 (6-71） (6-72） 第二類變化位置繞組的互感 定、轉(zhuǎn)子繞組間的互感，由于相互間位置的變化可分別表示為 當定、轉(zhuǎn)子兩相

3、繞組軸線一致時，兩者之間的互感值最大，就是每相最大互感 Lm1 。 (6-73）(6-74）(6-75） 電壓方程的展開形式 如果把磁鏈方程代入電壓方程中，即得展開后的電壓方程 (6-76） 式中，Ldi /dt 項屬于電磁感應(yīng)電動勢中的脈變電動勢（或稱變壓器電動勢），(dL / d)i 項屬于電磁感應(yīng)電動勢中與轉(zhuǎn)速成正比的旋轉(zhuǎn)電動勢。 1.1 三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)矩方程運動方程三相感應(yīng)電動機的物理模型 感應(yīng)電機的多變量非線性動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 (R+Lp)-1L1( )2( )1eruiTeTL npJp 1.1 三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型三相靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型是非線性的，強耦合高階，多

4、變量 磁鏈方程和轉(zhuǎn)矩方程中，既有定子與轉(zhuǎn)子間的 耦合，又包含著三相繞組之間的耦合關(guān)系。 定轉(zhuǎn)子間的相對運動，導(dǎo)致其夾角不斷變化使得電感矩陣為線型的變參數(shù)矩陣，導(dǎo)致此坐標系下的模型非常復(fù)雜，求解困難。1.2 坐標變換和變換矩陣 上節(jié)中雖已推導(dǎo)出感應(yīng)電機的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，但是，要分析和求解這組非線性方程顯然是十分困難的。在實際應(yīng)用中必須設(shè)法予以簡化，簡化的基本方法是坐標變換。 直流電機的物理模型 直流電機的數(shù)學(xué)模型比較簡單，先分析一下直流電機的磁鏈關(guān)系。圖6-46中繪出了二極直流電機的物理模型，圖中 F為勵磁繞組，A 為電樞繞組，C 為補償繞組。 F 和 C 都在定子上，只有 A 是在轉(zhuǎn)子上。 把

5、F 的軸線稱作直軸或 d 軸（direct axis），主磁通的方向就是沿著 d 軸的；A和C的軸線則稱為交軸或q 軸（quadrature axis）。圖6-46 二極直流電機的物理模型dqFACifiaic勵磁繞組電樞繞組補償繞組 分析結(jié)果 電樞磁動勢和主磁通正交，無耦合作用 其作用方向與 d 軸垂直而對主磁通影響甚微，所以直流電機的主磁通基本上唯一地由勵磁繞組的勵磁電流決定 這是直流電機的數(shù)學(xué)模型及其控制系統(tǒng)比較簡單的根本原因。 交流電機物理模型的等效 如果能將交流電機的物理模型等效地變換成類似直流電機的模式，分析和控制就可以大大簡化。 坐標變換正是按照這條思路進行的。 在這里，不同電機

6、模型彼此等效的原則是：在不同坐標下所產(chǎn)生的磁動勢完全一致。 （1）交流電機繞組的等效物理模型ABCABCiAiBiCF1a）三相交流繞組為獲得幅值不變，勻速旋轉(zhuǎn)的磁動勢，三個繞組需通以對稱的正弦電流 （2）等效的兩相交流電機繞組Fii1b）兩相交流繞組 為獲得幅值不變，勻速旋轉(zhuǎn)的磁動勢，兩個繞組通以正交的正弦電流 （3）旋轉(zhuǎn)的直流繞組與等效直流電機模型1FMTimitMTc）旋轉(zhuǎn)的直流繞組 如果采用兩個正交的繞組，和磁動勢一起旋轉(zhuǎn)，為獲得幅值不變，勻速旋轉(zhuǎn)的磁動勢，兩個繞組只需要通以直流電流即可！ 再看圖c中的兩個匝數(shù)相等且互相垂直的繞組 M 和 T，其中分別通以直流電流 im 和it，產(chǎn)生合

7、成磁動勢 F ，其位置相對于繞組來說是固定的。 如果讓包含兩個繞組在內(nèi)的整個鐵心以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，則磁動勢 F 自然也隨之旋轉(zhuǎn)起來，成為旋轉(zhuǎn)磁動勢。 把這個旋轉(zhuǎn)磁動勢的大小和轉(zhuǎn)速也控制成與圖 a 和圖 b 中的磁動勢一樣，那么這套旋轉(zhuǎn)的直流繞組也就和前面兩套固定的交流繞組都等效了。當觀察者也站到鐵心上和繞組一起旋轉(zhuǎn)時，在他看來，M 和 T 是兩個通以直流而相互垂直的靜止繞組。 如果控制磁通的位置在 M 軸上，就和直流電機物理模型沒有本質(zhì)上的區(qū)別了。這時，繞組M相當于勵磁繞組，T 相當于偽靜止的電樞繞組。 等效的概念 由此可見，以產(chǎn)生同樣的旋轉(zhuǎn)磁動勢為準則，圖a的三相交流繞組、圖b的兩相交流繞組和

8、圖c中整體旋轉(zhuǎn)的直流繞組彼此等效?；蛘哒f，在三相坐標系下的 iA、iB 、iC，在兩相坐標系下的 i、i 和在旋轉(zhuǎn)兩相坐標系下的直流 im、it 是等效的，它們能產(chǎn)生相同的旋轉(zhuǎn)磁動勢。 就圖c 的 M、T 兩個繞組而言，當觀察者站在地面看上去，它們是與三相交流繞組等效的旋轉(zhuǎn)直流繞組；如果跳到旋轉(zhuǎn)著的鐵心上看，它們就的的確確是一個直流電機模型了。這樣，通過坐標系的變換，可以找到與交流三相繞組等效的直流電機模型。 同時，定轉(zhuǎn)子相對靜止，定轉(zhuǎn)子互感將保持恒值，進而使數(shù)學(xué)模型大大簡化！ 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系的突出特點是： 當三相ABC坐標系中的電壓和電流是交流正弦波時，變換到dq坐標系上就成為直流。 現(xiàn)

9、在的問題是，如何求出iA、iB 、iC 與 i、i 和 im、it 之間準確的等效關(guān)系 坐標變換公式 ?。?） 三相-兩相變換（3/2變換） 現(xiàn)在先考慮上述的第一種坐標變換在三相靜止繞組A、B、C和兩相靜止繞組、 之間的變換，或稱三相靜止坐標系和兩相靜止坐標系間的變換，簡稱 3/2 變換。 三相和兩相坐標系與繞組磁動勢的空間矢量 AN2iN3iAN3iCN3iBN2i60o60oCB 設(shè)磁動勢波形是正弦分布的，當三相總磁動勢與二相總磁動勢相等時，兩套繞組瞬時磁動勢在 、 軸上的投影都應(yīng)相等， 寫成矩陣形式，得(6-89） 考慮變換前后總功率不變，在此前提下，可以證明，匝數(shù)比應(yīng)為(6-90） 代

10、入式(6-89），得(6-91） 兩相靜止和旋轉(zhuǎn)坐標系與磁動勢（電流）空間矢量 iq siniFs1idcosididsiniqcosiiqdq各坐標之間的變換矩陣圖1-3 與d-q坐標間的變換各坐標之間的變換矩陣圖1-2 A-B-C與 坐標間的變換 變換過程ABC坐標系 坐標系dq坐標系3/2變換C2s/2r1.3 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型 感應(yīng)電機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系dq上的物理模型 dqsdqdrirdisdirqusddsqrqsurdurqusqisq圖6-50 感應(yīng)電動機在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系dq上的物理模型1.3 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學(xué)模型 電壓方程磁鏈方程轉(zhuǎn)矩方程經(jīng)過坐標變換，

11、并取坐標旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速，得到簡化的數(shù)學(xué)模型：1.4 兩相坐標系上的狀態(tài)方程 作為感應(yīng)電機控制系統(tǒng)研究和分析基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)模型，過去經(jīng)常使用矩陣方程，近來越來越多地采用狀態(tài)方程的形式，因此有必要再介紹一下狀態(tài)方程。 定轉(zhuǎn)子電壓電流與定轉(zhuǎn)子磁鏈的暫態(tài)關(guān)系 狀態(tài)變量的選擇 轉(zhuǎn)子電流是不可測的，不宜用作狀態(tài)變量，因此只能選定子電流isd 、 isq 和轉(zhuǎn)子磁鏈 rd 、 rq ；定子電流 isd 、 isq 和定子磁鏈 sd 、 sq 。 也就是說，可以有下列兩組狀態(tài)方程。或者1. r is 狀態(tài)方程 由前節(jié)式(6-103b）表示dq坐標系上的磁鏈方程 (6-103b） 對于同步旋轉(zhuǎn)坐標系， dqs

12、= 1 ， dqr = 1 - = s 又考慮到籠型轉(zhuǎn)子內(nèi)部是短路的，則 urd = urq = 0 (6-112） 由式(6-103b）中第3，4兩式可解出 (6-113） 轉(zhuǎn)矩公式 將式(6-103b）代入式(6-112），消去 ird 、 irq、sd 、 sq ，同時將(6-113）代入運動方程式(6-87），經(jīng)整理后即得狀態(tài)方程如下： (6-114） 狀態(tài)方程標準形式(6-115） (6-116） (6-117） 狀態(tài)方程標準形式（續(xù)）(6-118） 狀態(tài)方程標準形式（續(xù)）電機漏磁系數(shù)，轉(zhuǎn)子電磁時間常數(shù)。 在(6-114）(6-118）的狀態(tài)方程中，狀態(tài)變量為 (6-119） 輸入變

13、量為 (6-120） 狀態(tài)變量與輸入變量2. s is 狀態(tài)方程 同上，只是在把式(6-103b）代入式(6-112）時，消去的變量是 ird 、 irq、rd 、 rq ，整理后得狀態(tài)方程為 (6-121） (6-122） 狀態(tài)方程（續(xù)）(6-123） (6-124） (6-125） 式中，狀態(tài)變量為 (6-126） 輸入變量為 (6-127） 狀態(tài)方程（續(xù)）返回目錄2.矢量控制調(diào)速技術(shù) 矢量控制（vector control,VC）基本思路 按轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制基本方程 轉(zhuǎn)子磁鏈模型矢量控制系統(tǒng)組成原理轉(zhuǎn)差頻率型矢量控制系統(tǒng) 既然感應(yīng)電機經(jīng)過坐標變換可以等效成直流電機，那么，模仿直流電機

14、的控制策略，得到直流電機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標反變換，就能夠控制感應(yīng)電機了。 由于進行坐標變換的是電流（代表磁動勢）的空間矢量，所以這樣通過對矢量的坐標變換實現(xiàn)的控制系統(tǒng)就叫作矢量控制系統(tǒng)（Vector Control System），控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。2.1 矢量控制基本思路 矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 控制器VR-12/3電流控制變頻器3/2VR等效直流電機模型+i*m1i*t1 1i*1i*1i*Ai*Bi*CiAiBiCi1i1im1it1反饋信號感應(yīng)電動機給定信號圖6-53 矢量控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖問題的提出 上述只是矢量控制的基本思路，其中的矢量變換包括三相/兩相變換和同步

15、旋轉(zhuǎn)變換。在進行兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標變換時，只規(guī)定了d，q兩軸的相互垂直關(guān)系和與定子頻率同步的旋轉(zhuǎn)速度，并未規(guī)定兩軸與電機旋轉(zhuǎn)磁場的相對位置，對此是有選擇余地的。 2.2 按轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制矢量控制具有以下幾種常用的方案：轉(zhuǎn)差頻率矢量控制氣隙磁場定向矢量控制定子磁場定向的矢量控制轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制達到了定子電流的完全解耦控制，無需增加解耦器，具有較好動態(tài)性能和控制精度。2.2 按轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制定向: 同步旋轉(zhuǎn)坐標軸與某一矢量重合，且旋轉(zhuǎn)速度和方向保持一致; 若選擇磁場矢量,則為磁場定向2.2 按轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制轉(zhuǎn)子磁場定向即是按轉(zhuǎn)子全磁鏈矢量 定向，就是將d

16、軸取向于轉(zhuǎn)子全磁鏈 軸的方向，稱之為磁化軸(M軸），q軸逆時針旋轉(zhuǎn) 垂直于矢量 方向，稱之為轉(zhuǎn)矩軸（T軸）。這樣d-q坐標系就變成了轉(zhuǎn)子磁場定向MT坐標系。則MT坐標系下的方程為：2.2 按轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制 由于 與M軸同軸，并且以同步速度旋轉(zhuǎn)，故對于籠型感應(yīng)電機，轉(zhuǎn)子短路，故2.2 按轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制基本方程(6-136)(6-135) 表明當定子電流的勵磁分量 突變引起 變化時，即在轉(zhuǎn)子中感生轉(zhuǎn)子電流勵磁分量 阻止 的變化，使 只能按時間常數(shù)的指數(shù)規(guī)律變化。當 達到穩(wěn)態(tài)時， ，因而 ， ， ， 即 的穩(wěn)態(tài)值由 唯一確定。 轉(zhuǎn)子磁鏈僅由 產(chǎn)生而與 無關(guān)，因而稱 為定子電流的勵磁分量，

17、該式還表明 與 之間的傳遞函數(shù)為一個慣性環(huán)節(jié)，即當 產(chǎn)生突變時， 的變化受勵磁慣性的阻擾。2.2 按轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制 如果 突然變化， 立即跟著變化，沒有慣性，這是因為，按轉(zhuǎn)子磁場定向后在T軸上不存在轉(zhuǎn)子磁通的緣故。可以認為， 是定子電流的轉(zhuǎn)矩分量，當 不變， 不變時，如果 變化，轉(zhuǎn)矩 立即隨之成正比變化，沒有滯后，這充分說明感應(yīng)電動機矢量控制系統(tǒng)按轉(zhuǎn)子磁場定向后，可以使定子電流的磁通分量和轉(zhuǎn)矩電流分量實現(xiàn)解耦， 唯一決定磁鏈， 只影響轉(zhuǎn)矩。當 恒定時，矢量控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)差頻率 在動態(tài)中也能與轉(zhuǎn)矩成正比。2.2 按轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制 按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的意義上述分析表明，轉(zhuǎn)子磁鏈僅由定子電流勵

18、磁分量產(chǎn)生，與轉(zhuǎn)矩分量無關(guān)，從這個意義上看，定子電流的勵磁分量與轉(zhuǎn)矩分量是解耦的。 還表明，r 與 ism之間的傳遞函數(shù)是一階慣性環(huán)節(jié)，時間常數(shù)為轉(zhuǎn)子磁鏈勵磁時間常數(shù)，當勵磁電流分量ism突變時，r 的變化要受到勵磁慣性的阻撓，這和直流電機勵磁繞組的慣性作用是一致的。 由以上推導(dǎo)，可以得到感應(yīng)電機解耦數(shù)學(xué)模型： 圖2-1 感應(yīng)電動機矢量變換與解耦數(shù)學(xué)模型 2.2 按轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制2.3 轉(zhuǎn)子磁鏈模型 要實現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制系統(tǒng)，關(guān)鍵是 獲得轉(zhuǎn)子磁鏈信號。 磁鏈信號的獲得有兩種方法： 一種是通過直接檢測 另一種就是間接計算 間接計算即利用測得的電壓、電流或轉(zhuǎn)速等信號，借助于轉(zhuǎn)子磁鏈模

19、型，實時計算磁鏈的幅值與相位。根據(jù)實測信號的不同，分為電流模型和電壓模型 。 按轉(zhuǎn)子磁鏈定向兩相旋轉(zhuǎn)坐標系上的轉(zhuǎn)子磁鏈模型 3/2VRTr p+1LmSinCosiCiBiAisisistisms1+r TrLm1p圖6-57 在按轉(zhuǎn)子磁鏈定向兩相旋轉(zhuǎn)坐標系上計算轉(zhuǎn)子磁鏈的電流模型2.3 轉(zhuǎn)子磁鏈模型2.4 矢量控制系統(tǒng)組成原理矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.5 轉(zhuǎn)差頻率型矢量控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)差頻率型矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3. 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理控制規(guī)律和反饋模型電壓空間矢量和逆變器的開關(guān)狀態(tài)的選擇直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)組成概述 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡稱 DTC ( Direct Torque Con

20、trol) 系統(tǒng)，是繼矢量控制系統(tǒng)之后發(fā)展起來的另一種高動態(tài)性能的交流電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。在它的轉(zhuǎn)速環(huán)里面，利用轉(zhuǎn)矩反饋直接控制電機的電磁轉(zhuǎn)矩，因而得名。3.1 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理3.1 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理圖3-1 按定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)逆變器感應(yīng)電機 結(jié)構(gòu)原理 轉(zhuǎn)速閉環(huán)： ASR的輸出作為電磁轉(zhuǎn)矩的給定信號；設(shè)置轉(zhuǎn)矩控制內(nèi)環(huán)，它可以抑制磁鏈變化對轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)的影響，從而使轉(zhuǎn)速和磁鏈子系統(tǒng)實現(xiàn)了近似的解耦。 轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制器：采用定子磁鏈作為被控制量，簡化算法用滯環(huán)控制器取代通常的PI調(diào)節(jié)器。3.1 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理3.2 控制規(guī)律和反饋模型 除轉(zhuǎn)矩和磁鏈砰

21、-砰控制外，DTC系統(tǒng)的核心問題就是：轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈反饋信號的計算模型；如何根據(jù)兩個砰-砰控制器的輸出信號來選擇電壓空間矢量和逆變器的開關(guān)狀態(tài)。 1) 定子磁鏈反饋計算模型 DTC系統(tǒng)采用的是兩相靜止坐標（ 坐標），為了簡化數(shù)學(xué)模型，由三相坐標變換到兩相坐標是必要的，所避開的僅僅是旋轉(zhuǎn)變換。3.2 控制規(guī)律和反饋模型(3-1)(3-2)移項并積分后得（3-3） （3-4） 上式就是圖3-1中所采用的定子磁鏈模型，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3-2所示。 1) 定子磁鏈反饋計算模型3.2 控制規(guī)律和反饋模型圖3- 2 定子磁鏈模型結(jié)構(gòu)框圖 1) 定子磁鏈反饋計算模型3.2 控制規(guī)律和反饋模型 2) 轉(zhuǎn)矩反饋計

22、算模型 在靜止兩相坐標系上的電磁轉(zhuǎn)矩表達式為 3.2 控制規(guī)律和反饋模型（3-4） （3-5） （3-6） 可得下式這就是DTC系統(tǒng)所用的轉(zhuǎn)矩模型，其結(jié)構(gòu)框圖示于圖3-3。 （3-7） 2) 轉(zhuǎn)矩反饋計算模型3.2 控制規(guī)律和反饋模型圖3-3 轉(zhuǎn)矩模型結(jié)構(gòu)框圖 轉(zhuǎn)矩模型結(jié)構(gòu)3.2 控制規(guī)律和反饋模型3.3 電壓空間矢量和逆變器的開關(guān)狀態(tài)的選擇 在圖4-1所示的 DTC 系統(tǒng)中，根據(jù)定子磁鏈給定和反饋信號進行砰-砰控制，按控制程序選取電壓空間矢量的作用順序和持續(xù)時間。正六邊形的磁鏈軌跡控制： 如果只要求正六邊形的磁鏈軌跡，則逆變器的控制程序簡單，主電路開關(guān)頻率低，但定子磁鏈偏差較大； 圓形磁鏈軌

23、跡控制： 如果要逼近圓形磁鏈軌跡，則控制程序較復(fù)雜，主電路開關(guān)頻率高，定子磁鏈接近恒定。 在電壓空間矢量按磁鏈控制的同時，也接受轉(zhuǎn)矩 的砰-砰控制。例如：以正轉(zhuǎn)（T*e 0）的情況為例 當實際轉(zhuǎn)矩低于T*e 的允許偏差下限時，按磁鏈控制得到相應(yīng)的電壓空間矢量，使定子磁鏈向前旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩上升；3.3 電壓空間矢量和逆變器的開關(guān)狀態(tài)的選擇當實際轉(zhuǎn)矩達到 T*e 允許偏差上限時，不論磁鏈如何，立即切換到零電壓矢量，使定子磁鏈靜止不動，轉(zhuǎn)矩下降。穩(wěn)態(tài)時，上述情況不斷重復(fù)，使轉(zhuǎn)矩波動被控制在允許范圍之內(nèi)。3.3 電壓空間矢量和逆變器的開關(guān)狀態(tài)的選擇3.4 DTC系統(tǒng)組成圖3-4 感應(yīng)電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)

24、構(gòu)圖 與VC系統(tǒng)一樣，它也是分別控制感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速和磁鏈，但在具體控制方法上，DTC系統(tǒng)與VC系統(tǒng)不同的特點是：1）轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制采用雙位式砰-砰控制器，并在 PWM逆變器中直接用這兩個控制信號產(chǎn)生電壓的SVPWM波形，從而避開了將定子電流分解成轉(zhuǎn)矩和磁鏈分量，省去了旋轉(zhuǎn)變換和電流控制，簡化了控制器的結(jié)構(gòu)。 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點 2）選擇定子磁鏈作為被控量，而不象VC系統(tǒng)中那樣選擇轉(zhuǎn)子磁鏈，這樣一來，計算磁鏈的模型可以不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。如果從數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)按定子磁鏈控制的規(guī)律，顯然要比按轉(zhuǎn)子磁鏈定向時復(fù)雜，但是，由于采用了砰-砰控制，這種復(fù)雜性對控制器并沒有影響。 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點 3）由于采用了直接轉(zhuǎn)矩控制，在加減速或負載變化的動態(tài)過程中，可以獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，但必須注意限制過大的沖擊電流，以免損壞功率開關(guān)器件，