直接轉(zhuǎn)矩控制原理

《直接轉(zhuǎn)矩控制原理》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、直接轉(zhuǎn)矩控制原理在直接轉(zhuǎn)矩控制中，電機(jī)定子磁鏈的幅值通過上述電壓的矢量控制而保持為額定值，要改變轉(zhuǎn)矩大小，可以通過控制定、轉(zhuǎn)子磁鏈之間的夾角來實(shí)現(xiàn)。而夾角可以通過電壓空間矢量的控制來調(diào)節(jié)。由于轉(zhuǎn)子磁鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)速度保持不變，因此夾角的調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)定子磁鏈的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)速度來實(shí)現(xiàn)。假定電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，如果實(shí)際轉(zhuǎn)矩小于給定值，則選擇使定子磁鏈逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的電壓矢量，這樣角度增加，實(shí)際轉(zhuǎn)矩增加，一旦實(shí)際轉(zhuǎn)矩高與給定值，則選擇電壓矢量使定子磁鏈反方向旋轉(zhuǎn)。從而導(dǎo)致角度降低。通過這種方式選擇電壓矢量，定子磁鏈一直旋轉(zhuǎn)，且其旋轉(zhuǎn)方向由轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器決

2、定。直接轉(zhuǎn)矩控制對轉(zhuǎn)矩和磁鏈的控制要通過滯環(huán)比較器來實(shí)現(xiàn)。滯環(huán)比較器的運(yùn)行原理為：當(dāng)前值與給定值的誤差在滯環(huán)比較器的容差范圍內(nèi)時(shí)，比較器的輸出保持不變，一旦超過這個(gè)范圍，滯環(huán)比較器便給出相應(yīng)的值。直接轉(zhuǎn)矩控制的原理框圖如下所示，給定轉(zhuǎn)速與估計(jì)轉(zhuǎn)速相比較，得到給定轉(zhuǎn)矩；經(jīng)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器將轉(zhuǎn)矩差做滯環(huán)處理得到轉(zhuǎn)矩控制信號(hào)；將磁鏈估計(jì)值跟給定磁鏈相比，經(jīng)滯環(huán)比較器得到磁鏈控制信號(hào)；根據(jù)計(jì)算的得到的轉(zhuǎn)子位移，劃分區(qū)段；根據(jù)區(qū)段，以及轉(zhuǎn)矩和磁鏈控制信號(hào)，結(jié)合查找表得出空間矢量，生成PWM波；輸出給逆變器，給電機(jī)供電。矢量控制技術(shù)及直接轉(zhuǎn)矩技術(shù)兩種控制方案的比

3、較　2010-10-1314:48目前，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)和矢量控制技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場均有成功的應(yīng)用實(shí)例，它們的應(yīng)用研究仍在如火如荼地進(jìn)行著，但無論何種控制方法，研究中總會(huì)或多或少地發(fā)現(xiàn)其不足。但隨著研究的深入、技術(shù)水平的提高、硬件條件的改善，許多問題都將會(huì)逐步得到解決。從理論上講，矢量控制是建立在被控對象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型上，通過控制電機(jī)的電樞電流實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電磁力矩控制。電流環(huán)的存在，使電機(jī)電樞電流動(dòng)態(tài)跟隨系統(tǒng)給定，滿足實(shí)際對象對電機(jī)電磁力矩的要求。電機(jī)實(shí)際電流受到電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的實(shí)時(shí)控制，保證電機(jī)電流形成的電樞磁場與轉(zhuǎn)子d軸垂直，實(shí)際電機(jī)電流中的交軸電

4、流分量和系統(tǒng)控制所需的交軸給定電流相等，控制系統(tǒng)保證實(shí)際負(fù)載對象的力矩要求，電機(jī)所產(chǎn)生的電磁力矩平穩(wěn)，電機(jī)可以運(yùn)行的轉(zhuǎn)速較低，調(diào)速范圍較寬。電機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，電機(jī)所有的電樞電流均用來產(chǎn)生電磁力矩，從而可以充分利用電機(jī)的過載能力，提高電機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)速度，保證電機(jī)具有優(yōu)良的啟動(dòng)、制動(dòng)性能。除此之外，在轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制下，不需要逆變器為電機(jī)提供無功勵(lì)磁電流，電機(jī)的單位電流產(chǎn)生最大電磁力矩。?直接轉(zhuǎn)矩控制則不然，它只保證實(shí)際電磁力矩與給定力矩的吻合程度，并根據(jù)力矩誤差、磁鏈誤差及磁鏈所在扇區(qū)，選擇主電路器件開關(guān)狀態(tài)，使電機(jī)磁鏈按照所定軌跡運(yùn)行。實(shí)施

5、電磁轉(zhuǎn)矩及磁鏈滯環(huán)控制時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)矩不可避免地存在脈動(dòng)，直接影響電機(jī)在低速運(yùn)行的平穩(wěn)性和調(diào)速范圍。另外，通過電機(jī)反電勢積分求得定子磁鏈，這種磁鏈電壓模型在低速運(yùn)行時(shí)準(zhǔn)確性很差，受逆變器死區(qū)時(shí)間、電機(jī)電阻及電壓檢測誤差的影響，自然會(huì)影響電機(jī)低速運(yùn)行性能，影響電機(jī)轉(zhuǎn)速的運(yùn)行范圍。且電機(jī)從靜止位置開始啟動(dòng)時(shí)，因電機(jī)定子的初始磁鏈位置未知，系統(tǒng)無法發(fā)出正確的控制信號(hào)，電機(jī)啟動(dòng)困難。通常是將電機(jī)轉(zhuǎn)子拉到固定位置再進(jìn)行啟動(dòng)。直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制的比較：直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術(shù)與傳統(tǒng)的矢量控制相比，具有以下的主要特點(diǎn)：1.??????控制結(jié)構(gòu)非常簡單。傳統(tǒng)

6、的轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制系統(tǒng)需要四個(gè)PI調(diào)節(jié)器和一個(gè)單獨(dú)的PWM調(diào)節(jié)器，而DTC控制僅需要一對滯環(huán)控制器和一個(gè)速度PI調(diào)節(jié)器，這使得DTC具有更優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能；2.??????直接轉(zhuǎn)矩控制的運(yùn)算均在定子靜止坐標(biāo)系中進(jìn)行，不需要在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中對定子電流進(jìn)行分解和設(shè)定，所以不需要像矢量控制那樣進(jìn)行復(fù)雜的坐標(biāo)變換，大大地簡化了運(yùn)算處理過程，簡化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了控制運(yùn)算速度。3.??????直接轉(zhuǎn)矩控制利用一對滯環(huán)比較器直接控制了定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩，而不是像矢量控制那樣，通過控制定子電流的兩個(gè)分量間接地控制電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，它追求轉(zhuǎn)矩控制的快速性和準(zhǔn)

7、確性，并不刻意追求圓形磁鏈軌跡和正弦波電流。4.??????直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間電壓矢量，將逆變器和控制策略一體化設(shè)計(jì)，并根據(jù)磁鏈和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器的輸出，直接對逆變器開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行最佳控制，最終產(chǎn)生離散的PWM電壓輸出，因此傳統(tǒng)的直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)不需要單獨(dú)的PWM調(diào)制器。綜上所述，直接轉(zhuǎn)矩控制在很大程度上克服了矢量控制的復(fù)雜性，它采用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算與控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場定向，借助離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)產(chǎn)生PWM信號(hào)，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能，是一種具有高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速

8、方法。直接轉(zhuǎn)矩控制中個(gè)模塊建模定子磁鏈模型：轉(zhuǎn)矩估計(jì)模型：磁鏈幅值及定子位置估計(jì)模型：轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)信號(hào)及磁鏈調(diào)劑信號(hào)模型：轉(zhuǎn)矩給定模型：區(qū)段判斷模型：查找