金陵科技学院运动控制系统课件第2篇第6章 基于动态模型的异步电动机调速系统（4）.ppt

6.7.4直接转矩控制系统的特点与存在的问题 直接转矩控制系统存在的问题： （1）由于采用双位式控制，实际转矩必然在上下限内脉动； （2）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。 金陵科技学院 智能科学与控制工程学院 自动化专业 第6章 基于动态模型的异步电动机调速系统 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。 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。 6.7.1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 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 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 6.7.2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调节器，两者均采用带有滞环的双位式控制器。 6.7.2基于定子磁链控制的直接转矩控制系统 输出分别为定子磁链幅值偏差ΔΨs的符号函数Sgn（ΔΨs）和电磁转矩偏差ΔTe的符号函数Sgn（ΔTe ）。 P/N为给定转矩极性鉴别器，当期望的电磁转矩为正时，P/N=1，当期望的电磁转矩为负时，P/N=0，对于不同的电磁转矩期望值，同样符号函数的控制效果是不同的。 6.7.2基于定子磁链控制的直接转矩控制系统 当期望的电磁转矩为正，即P/N=1时， 若电磁转矩偏差ΔTe0，其符号函数 Sgn（ΔTe）=1，应使定子磁场正向旋转，使实际转矩加大。 若电磁转矩偏差ΔTe0，其符号函数Sgn（ΔTe）=0，一般采用定子磁场停止转动，使电磁转矩减小。 6.7.2基于定子磁链控制的直接转矩控制系统 当期望的电磁转矩为负，即P/N=0时， 若电磁转矩偏差ΔTe0，其符号函数Sgn（ΔTe）=0，应使定子磁场反向旋转，使实际电磁转矩反向增大； 若