直接转矩控制技术DC.ppt

* 在直接转矩控制下，电动机的磁通建立过程如右图所示。磁通建立几乎在瞬时完成，在开始阶段逆变器输出会持续输出一种状态较长时间，以便快速建立所需要的定子磁场。 图2-9 磁通建立过程 * 为了确定各电压矢量作用区间，以 轴为起点，沿顺时针方向把整个圆周分为六个扇区，如右图所示。每个扇区内的磁通轨迹由该扇区所对应的两个电压矢量来形成，对逆时针磁通，如扇区Ⅰ由 、 形成，扇区Ⅱ由 、 形成等等。 图2-7 扇区的划分 THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 * 例如，当定子原有磁链位于θ(Ⅱ)区域内，并有 的值，如图2-6 所示，如果要求 逆时针旋转，则分别选择 和 就能满足式（2-8）的关系。只要定子磁链不出θ(Ⅱ)区，则反复施加 和 。但是，当进入θ(Ⅲ)区后，则反复选用 和 才能满足式（2-8）。这种控制叫电压空间矢量PWM控制，也叫磁链跟踪型PWM控制。 显然，如果给定允许误差越小，那么一周内电压矢量改换的次数越多，电压矢量构成的多边形的边数越多，其轨迹越接近于半径为指定值的圆。 * 如前所述，当忽略定子绕组电阻压降（该值一般很小）时，定子磁链的旋转速度与电压矢量幅值成正比。因此通过改变电压矢量的大小可以改变旋转磁场的速度即控制电机的转矩，进而控制转速。 如果某时刻选取的是零电压矢量，则该时刻的磁链矢量的旋转速度近似为零。这样就可以通过选用适当的零电压矢量来降低定子磁链的平均旋转速度。 * 图 2-8 电压矢量与相电压波形图 选用非零电压矢量时的波形 选用零电压矢量时的波形 * 下面举例说明零电压矢量的作用。当依次选取电压矢量 时，磁链矢量的轨迹为一正六边形，而电机定子绕组相电压为一凸字形波 如上图a)所示，如果在选用每一个非零电压矢量的期间中间分段两次插入零电压矢量 ，则原来凸字形相电压被斩波，变为上图所示b)所示的不连续的脉冲，相电压的周期增大，这是因为在选取零电压矢量的期间，磁链矢量的旋转速度为零，因而磁场旋转一周的时间变长，即电机的转速变慢。 * 由电压和磁链的矢量图看，零电压矢量对应的是一个点，在该点磁链矢量原地不动，等转换到非零电压矢量后才继续旋转。从磁链的轨迹来看，仍是一个正六边形，只是每条边上多了两个点。然而由于这些点上的停顿，使磁链矢量旋转一周的时间变长，旋转磁场的平均速度减小，电机的转速降低。 采用零电压矢量改变电机的电压，实际上是对电机的端电压进行斩波调压，使其幅值减小，从而达到降低磁链矢量旋转速度的目的。 * 五、直接转矩控制系统 图 2-9 直接转矩控制系统图 * 上图为德国Dephenbrock教授提出的直接转矩控制系统，因为具有控制手段直接、结构简单、性能优良等特点而引起了人们的广泛关注。该方法摒弃了矢量控制中解耦的思想，将转子磁场定向转变为定子磁场定向，由于定子磁通只涉及到定子电阻，因而对电机参数的依赖性大大减小。另外，直接转矩控制通过转矩偏差和定子磁链偏差来确定电压矢量，不象矢量控制那样进行复杂的坐标转换，计算大大简化。 * 在控制系统中，转矩指令由速度调节器获得 磁链指令由函数发生器获得。励磁指令在额定转速以下，使它保持常数，超过额定转速时，则给出弱磁定子磁链值。电磁转矩和定子磁链的实际值有定子电压、电流检测值经过转换，通过电磁转矩模型和磁链模型计算而得。 * 开关状态的选择规则如下： =1 （增加磁链） =0 （减小磁链） =1 （增加转矩） =-1 （减小转矩） 开关状态选择（函数）是一个三元函数 U=f（ ， ， ） * 下面以定子磁链在Ⅰ区的控制为例进行说明（设定子磁链逆时针旋转） 增大磁链 增大转矩：u6 减小转矩：u0/u7 大幅减小转矩：u5 增大转矩：u2 减小磁链 减小转矩： u0/u7 大幅减