機車電力電子技術(shù) 課件 第七章 矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制

第七章

矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制

7.1矢量控制7.1.1直流電動機轉(zhuǎn)矩控制原理

7.1.2矢量控制基本原理

異步電動機矢量控制就是要把異步電動機等效為上述直流電動機的模型，將交流量變成直流量，只要測出定子側(cè)電壓、電流，就能對磁通和電流進行獨立控制，實現(xiàn)控制量的解耦，達到控制容易的目的。

通過上述分析我們就可以把三相交流異步電動機模型等效為旋轉(zhuǎn)的直流電動機模型了。上述過程存在一個從三相靜止ABC坐標系到二相靜止αβ坐標系再到二相旋轉(zhuǎn)MT坐標系的坐標變換過程。

所謂的矢量，是指空間矢量，異步電動機中的空間矢量只有磁通Φ或磁動勢F，電壓u、電流i、磁鏈Ψ是時間變量，但為了數(shù)學處理的需要也把電壓u、電流i、磁鏈Ψ定義為空間矢量，比如磁動勢F是由電流i產(chǎn)生的，把電流i也定義為空間矢量。7.1.3坐標變換1.定子繞組三相—二相坐標變換

2.二相靜止—二相旋轉(zhuǎn)坐標變換

3.直角坐標-極坐標變換(K/P)7.1.4矢量控制系統(tǒng)的基本思想

把異步電動機經(jīng)過坐標變換等效成直流電動機模型后，既可以模仿直流電動機的控制策略，得到直流電動機的控制量，再經(jīng)過相應的坐標逆變換，就能夠控制異步電動機了。換句話說，通過矢量控制，對交流異步電動機的控制就可以按照直流電動機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速控制規(guī)律來實現(xiàn)，這就是矢量控制系統(tǒng)的基本思想。

由于進行坐標變換的是電流（代表磁動勢）這個空間矢量，所以通過坐標變換實現(xiàn)的控制系統(tǒng)稱為矢量控制系統(tǒng)。矢量控制系統(tǒng)的基本思想可用圖7-5來表示。7.1.5按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制方程

7.1.6轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器

7.1.7SVPWM異步電動機矢量控制系統(tǒng)如圖7-7所示，是按照上述矢量控制原理及其方程構(gòu)建的SVPWM異步電動機矢量控制系統(tǒng)。7.2直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)7.2.1直接轉(zhuǎn)矩控制基本思想

2.空間電壓矢量對電動機轉(zhuǎn)矩的作用

直接轉(zhuǎn)矩控制是將逆變器的控制模式和電機運行性能作為一個整體來控制。它具有兩層含義：一是保持定子磁鏈基本恒定；二是對電機轉(zhuǎn)矩進行直接控制。通過對逆變器的開關(guān)控制，既能實現(xiàn)磁鏈的幅值控制，又能實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)矩控制，兩者均通過閉環(huán)控制實現(xiàn)。

當電機采用三相逆變器供電時，用三相逆變器不同開關(guān)模式作適當切換產(chǎn)生的實際磁鏈矢量來跟蹤基準磁鏈圓，通過直接控制逆變器PWM電壓來形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而使輸出電壓波形形成脈沖調(diào)制波，因此又稱為磁鏈跟蹤控制技術(shù)。7.2.2DTC系統(tǒng)的磁鏈控制

7.2.3DTC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制

7.2.4定子磁鏈計算與電磁轉(zhuǎn)矩計算

7.2.5扇區(qū)計算及開關(guān)選擇表的確定

由磁鏈調(diào)節(jié)器輸出的磁鏈開關(guān)信號、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)