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《淺談直接轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速的控制理論.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、淺談直接轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速的控制理論問題探討do:il0.3969/.jissn.1005-2798.2011.06.018??總第141期(1?中國礦業(yè)大學(xué)，江蘇徐州？?22100&2.潞安礦業(yè)集團公司，山西長治??046204)摘??要:直接轉(zhuǎn)矩控制也叫做DTCoDTC包含兩個基本控制部分:速度控制環(huán)。直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)是交流傳動方面獨特的電機控制方式，它通過電機的核心變量??????磁通和轉(zhuǎn)矩直接控:直接轉(zhuǎn)矩;轉(zhuǎn)矩控制環(huán);速度控制環(huán)中圖分類號:TM301.2??????文獻標(biāo)識碼:B??????文章編號:1005??2798(2
2、011)06??0048??02王振環(huán)1,21??變頻器的工作原理交流電動機的轉(zhuǎn)速表達式為：n=60f(l-s)/p(1)2.3??矢量控制(VC)方式矢量控制(VC)是將異步電動機在三相坐標(biāo)系下的定子電流la、lb>lc通過三相??二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流lai、Ibl,再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變相等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Iml、ItKlml相當(dāng)于直流電動機的勵磁電流;Itl相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流),然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實現(xiàn)對異步電動機的控制，
3、其實質(zhì)是將交流電動機等效為直流電動機,分別對速度、磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實現(xiàn)正交和解耦控制。矢量控制方式由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測,系統(tǒng)性能受電動機參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機控制過程中所使用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜/吏得實際的控制效果難以式中:n為異步電動機的轉(zhuǎn)速;f為異步電動機的頻率;s為電動機轉(zhuǎn)差率;p為電動機極對數(shù)。由式(1)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速,當(dāng)頻率f在0-50HZ的范圍內(nèi)變化吋,電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。
4、變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高頻率、高性能的調(diào)速手段。2??變頻調(diào)速控制方式的發(fā)展歷程變頻調(diào)速控制方式經(jīng)丿刃了以下四代：2.1??U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式正弦脈寬調(diào)制(SPWM)特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡離散的兩點式調(diào)節(jié)器(Band-Band控制)'把轉(zhuǎn)矩/吏轉(zhuǎn)矩波動限制在一定的容差范圍內(nèi)，并產(chǎn)生PWM脈寬調(diào)制信號，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進行控制，這樣就獲得了高動態(tài)性能的轉(zhuǎn)矩輸出。它的控制效果不取決于異步電動機的數(shù)學(xué)模型是否能夠簡化，而是取決于轉(zhuǎn)矩的實際狀況,它不需要將交流電動機與直流電
5、動機作比較、等效、轉(zhuǎn)化，即不需要模仿直流電動機的控制。由于它省掉了矢量變換方式的坐標(biāo)變換與解耦而簡化異步電動機數(shù)學(xué)模型，沒有通常的PWM脈寬調(diào)制信號發(fā)生器，所以它的控制結(jié)構(gòu)簡單、控制信號處理的物理概念明確、，和實際磁通每25ms反饋到比較器中與轉(zhuǎn)矩和磁通的基準(zhǔn)值進行比較,然后轉(zhuǎn)矩和磁通的狀態(tài)信號通過兩級滯后控制方法進行計算產(chǎn)生控制電源開關(guān)的信息，最后轉(zhuǎn)矩狀態(tài)、磁通狀態(tài)和控制信號反饋到優(yōu)化脈沖選擇器。第4步:優(yōu)化脈沖選擇器。在優(yōu)化脈沖選擇器內(nèi)，最近的40MHz數(shù)字信號處理器(DSP)和ASIC硬件一起確定逆變器的開關(guān)邏輯，通過逆變器的
6、開關(guān)邏輯來實現(xiàn)對電動機速度的控制。此外，所有控制信號都是通過高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w連接進行傳輸?shù)摹榱诉_到和保持一個精確的電動機轉(zhuǎn)矩，逆變器的半導(dǎo)體開關(guān)裝置每25ms提供一個優(yōu)化脈沖，這種配置為DTC帶來了非常好的處理速度。DTC沒有預(yù)設(shè)定的開關(guān)模式，每一次正確的開關(guān)組合確定每個控制循環(huán)。因為不同于傳統(tǒng)的PWM傳動那樣冇30%的開關(guān)變化是不必耍的,DTC的每個和每次開關(guān)都是需耍的并被使用，所以DTC又叫做??即時??開關(guān)。主電動機控制參數(shù)每秒鐘更新40000次,這就要求在軸上必須冇極快的速度響應(yīng)以使電動機模型能夠及時更新信息。然后是速度
7、控制環(huán)。第5步:轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)控制器。在轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)控制器內(nèi)，轉(zhuǎn)矩和直流母線電壓限制了速度控制的輸出,然后來0這個方框的內(nèi)部轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)反饋到轉(zhuǎn)矩比較器。第6步:速度控制器。速度控制器方框由一個PID控制器和一個加速補償器組成。外部速度基準(zhǔn)3??DTC基礎(chǔ)控制理論DTC:轉(zhuǎn)矩控制環(huán)和速度控制環(huán)（如圖l）o圖1??轉(zhuǎn)矩控制環(huán)和速度控制環(huán)現(xiàn)在我們圍繞整體方框來說明每一個階段它們是如何集成在一起的。首先是轉(zhuǎn)矩控制環(huán)。第1步:電壓和電流測量。在正常操作中，首先簡單地測量電動機的兩相電流和直流母線電壓，同時監(jiān)測逆變器的開關(guān)位置。第2步:自適應(yīng)的電動機模型。
8、電動機測量的信息反饋到自適應(yīng)的電動機模型，這個電動機模型對有關(guān)電動機的精確數(shù)據(jù)進行計算。在運行DTC傳動之前，電動機模型根據(jù)電動機轉(zhuǎn)動慣量確定的定子電阻,交互電抗和飽和系數(shù)等確認(rèn)反饋電動機將要運行。電動機模型參數(shù)的識別是在電動機未運轉(zhuǎn)
