第三十八講%20異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制

第三十八講%20異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制第一頁，共24頁。第三十八講異步電動機直接轉(zhuǎn)矩控制第二頁，共24頁。定子電壓的控制作用直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)內(nèi)容提要第三頁，共24頁。異步電動機按定子磁鏈控制的直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡稱DTC(DirectTorqueControl)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)。在轉(zhuǎn)速環(huán)內(nèi)，利用轉(zhuǎn)矩反饋直接控制電動機的電磁轉(zhuǎn)矩，因而得名。直接轉(zhuǎn)矩控制4第四頁，共24頁。直接轉(zhuǎn)矩控制利用轉(zhuǎn)矩偏差和定子磁鏈幅值偏差的符號，根據(jù)當(dāng)前定子磁鏈?zhǔn)噶克诘奈恢茫苯舆x取合適的定子電壓矢量，減小定子磁鏈幅值的偏差和電磁轉(zhuǎn)矩的偏差，實施電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的控制。直接轉(zhuǎn)矩控制5第五頁，共24頁。定子電壓方程式忽略定子電阻壓降，定子電壓矢量與磁鏈空間矢量的近似關(guān)系為1.定子電壓的控制作用6第六頁，共24頁。定子磁鏈?zhǔn)噶康脑隽慷ㄗ哟沛準(zhǔn)噶窟\動方向與電壓矢量相同，增量的幅值正比于定子電壓矢量的幅值和作用時間。定子電壓的控制作用7第七頁，共24頁。將定子電壓矢量沿定子磁鏈分解d軸分量決定了定子磁鏈幅值的增減。定子電壓的控制作用q軸分量決定定子磁鏈?zhǔn)噶康男D(zhuǎn)角速度，從而決定電磁轉(zhuǎn)矩。

8第八頁，共24頁。定子電壓矢量對定子磁鏈與電磁轉(zhuǎn)矩的控制作用定子電壓的控制作用按有效工作矢量，將期望的定子磁鏈圓分為6個扇區(qū)。6個有效工作電壓矢量，將產(chǎn)生不同的磁鏈增量。9第九頁，共24頁。定子磁鏈?zhǔn)噶课挥诘贗扇區(qū)，u2使定子磁鏈幅值和電磁轉(zhuǎn)矩都增加。定子磁鏈?zhǔn)噶课挥诘贗II扇區(qū)，u2使定子磁鏈幅值和電磁轉(zhuǎn)矩都減小。定子電壓的控制作用10第十頁，共24頁。d軸分量定子電壓的控制作用“+”：定子磁鏈幅值加大；“-”：定子磁鏈幅值減??；“0”：定子磁鏈幅值維持不變。11第十一頁，共24頁。q軸分量定子電壓的控制作用“+”：定子磁鏈?zhǔn)噶空蛐D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)差率增大，電磁轉(zhuǎn)矩加大；“-”：定子磁鏈?zhǔn)噶糠聪蛐D(zhuǎn)，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩；“0”：定子磁鏈?zhǔn)噶客Ｔ谠?，轉(zhuǎn)差率為負(fù)，電磁轉(zhuǎn)矩減小。12第十二頁，共24頁。定子電壓的控制作用13第十三頁，共24頁。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖2.直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)14第十四頁，共24頁。AΨR和ATR分別為定子磁鏈調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，兩者均采用帶有滯環(huán)的雙位式控制器。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)輸出分別為定子磁鏈幅值偏差ΔΨs的符號函數(shù)Sgn（ΔΨs）和電磁轉(zhuǎn)矩偏差ΔTe的符號函數(shù)Sgn（ΔTe）。15第十五頁，共24頁。P/N為給定轉(zhuǎn)矩極性鑒別器，當(dāng)期望的電磁轉(zhuǎn)矩為正時，P/N=1 電磁轉(zhuǎn)矩偏差ΔTe>0，Sgn（ΔTe）=1，應(yīng)使定子磁場正向旋轉(zhuǎn)，使實際轉(zhuǎn)矩加大。 電磁轉(zhuǎn)矩偏差ΔTe<0，Sgn（ΔTe）=0，采用定子磁場停止轉(zhuǎn)動，使電磁轉(zhuǎn)矩減小。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)16第十六頁，共24頁。當(dāng)期望的電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)時，P/N=0 電磁轉(zhuǎn)矩偏差ΔTe<0，Sgn（ΔTe）=0，應(yīng)使定子磁場反向旋轉(zhuǎn)，使實際轉(zhuǎn)矩反向增大。 電磁轉(zhuǎn)矩偏差ΔTe>0，Sgn（ΔTe）=1，采用定子磁場停止轉(zhuǎn)動，使反向電磁轉(zhuǎn)矩減小。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)17第十七頁，共24頁。定子電壓輸出矢量直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)18第十八頁，共24頁。定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩計算利用轉(zhuǎn)矩偏差和定子磁鏈幅值偏差的符號，根據(jù)當(dāng)前定子磁鏈?zhǔn)噶克诘奈恢?，直接選取合適的定子電壓矢量。定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接檢測比較困難，多采用按模型計算的方法。19第十九頁，共24頁。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點：轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制采用雙位式控制器，直接用這兩個控制信號產(chǎn)生輸出電壓，省去了旋轉(zhuǎn)變換和電流控制，簡化了控制器的結(jié)構(gòu)。選擇定子磁鏈作為被控量，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。20第二十頁，共24頁。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點：采用了直接轉(zhuǎn)矩控制，在加減速或負(fù)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，因此實際的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)也是有限的。21第二十一頁，共24頁。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)存在的問題直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的存在的問題：采用雙位式控制，實際轉(zhuǎn)矩必然在上下限內(nèi)脈動；磁鏈計算采用了帶積分環(huán)節(jié)的電壓模型，積分初值、累積誤差和