變頻調(diào)速控制系統(tǒng)

《變頻調(diào)速控制系統(tǒng)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、交流電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)摘要：本文對(duì)目前交流電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)流行的矢量控制（VC）和直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀，并對(duì)兩者轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，穩(wěn)態(tài)特性，及無速度傳感器控制進(jìn)行了比較與探討。關(guān)鍵詞：矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，穩(wěn)態(tài)特性，無速度傳感器控制　　1．前言　　自1971年德國(guó)西門子公司F.Blaschke發(fā)明了基于交流電機(jī)坐標(biāo)交換的交流電機(jī)矢量控制（以下簡(jiǎn)稱VC）原理以來，交流電機(jī)矢量控制得到了廣泛地應(yīng)用。經(jīng)過30年的產(chǎn)品開發(fā)和工程實(shí)踐，矢量控制原理日趨完善，大大小小的交流電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)大多采用矢量控制，使交流電機(jī)調(diào)速達(dá)到并超過傳統(tǒng)的直流電機(jī)調(diào)速性能?！　?/p>

2、1985年德國(guó)魯爾大學(xué)M.Depenbrock教授提出了不同于坐標(biāo)變換矢量控制的另外一種交流電機(jī)調(diào)速控制原理——直接轉(zhuǎn)矩控制（以下簡(jiǎn)稱DTC），魯爾大學(xué)的教授曾多次在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議并到中國(guó)來介紹DTC技術(shù)，引起了學(xué)術(shù)界極大的興趣和關(guān)注。DTC原理具有不同于VC的鮮明特點(diǎn)：　　·不需要旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，有靜止坐標(biāo)系上控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈　　·采用砰-砰控制　　·DTC與脈寬調(diào)制PWM技術(shù)并用　　·轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快　　·應(yīng)用于GTO電壓型變頻器的機(jī)車牽引傳動(dòng)　　DTC的出現(xiàn)引起交流電機(jī)控制理論的研究熱潮，國(guó)內(nèi)不少高校對(duì)DTC技術(shù)及系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，不少文章提出一些有益的改進(jìn)方法，對(duì)DTC理論與實(shí)踐作

3、出貢獻(xiàn)。但應(yīng)該指出，DTC引入中國(guó)的初期，人們的視角多集中在DTC的不用旋轉(zhuǎn)變換和砰-砰控制上。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，VC的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換的技術(shù)實(shí)現(xiàn)已不成為問題，而由于DTC技術(shù)應(yīng)用實(shí)例局限于GTO電壓型變頻器的機(jī)車牽引傳動(dòng)，使得國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界和變頻器制造商沒有條件對(duì)實(shí)用的DTC技術(shù)以及DTC變頻器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行深入研究?！　?995年瑞士ABB公司第一次將DTC技術(shù)應(yīng)用到通用變頻器上，推出采用DTC技術(shù)的IGBT脈寬調(diào)制變頻器ACS600，隨后又將DTC技術(shù)應(yīng)用于IGCT三電平高壓變頻器ACS1000，近期推出的用于大型軋鋼，船舶推進(jìn)的IGCT變頻器ACS6000也采用了

4、DTC直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)。　　隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，通用變頻器年銷售額已超過50億。國(guó)家“十五”期間，許多大型項(xiàng)目需要交流調(diào)速傳動(dòng)，例如，西氣東輸?shù)拇笮蛪嚎s機(jī)傳動(dòng)，大型船舶電力推進(jìn)，大型熱軋和冷軋機(jī)交流傳動(dòng)，高速鐵路牽引傳動(dòng)，以及風(fēng)機(jī)水泵高壓變頻節(jié)能傳動(dòng)等等?！　‰S著市場(chǎng)容量的擴(kuò)大，國(guó)際各公司產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，直接轉(zhuǎn)矩控制成為產(chǎn)品技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)亮點(diǎn)。在充分挖掘和展示了DTC技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，市場(chǎng)宣傳主要是DTC轉(zhuǎn)矩響應(yīng)比VC快，可以達(dá)到1~3ms，可以實(shí)現(xiàn)無速度傳感器調(diào)速控制，在零速時(shí)滿負(fù)荷輸出。同時(shí)，個(gè)別產(chǎn)品推銷員在市場(chǎng)宣傳中提出DTC直接轉(zhuǎn)矩

5、控制是交流電機(jī)控制技術(shù)的革命，是取代矢量控制的新一代控制技術(shù)等等。而同時(shí)，采用矢量控制技術(shù)的產(chǎn)品廠家回應(yīng)DTC在市場(chǎng)上宣傳DTC技術(shù)的缺點(diǎn)，主要是質(zhì)疑DTC無速度傳感器零速控制；DTC變頻器諧波大，效率低；需要輸出濾波器等等。一時(shí)間在中國(guó)的用戶，變頻器制造廠，以及國(guó)家重大項(xiàng)目決策中造成了混亂，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)演變?yōu)镈TC與VC的技術(shù)之爭(zhēng)?！　∈袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)狀給學(xué)術(shù)界提出了新的課題，作為科技工作者應(yīng)拋開商業(yè)因素，重新認(rèn)識(shí)DTC與VC技術(shù)，慎重地評(píng)價(jià)DTC與VC的優(yōu)缺點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)合。為此北京電力電子學(xué)會(huì)，IEEE電力電子北京分會(huì)，組織國(guó)內(nèi)電力電子及電氣傳動(dòng)的有關(guān)專家對(duì)DTC和VC技術(shù)進(jìn)行了充分研

6、討，清華大學(xué)電機(jī)系對(duì)分別采用DTC和VC技術(shù)的產(chǎn)品進(jìn)行了測(cè)試和性能比較。相信此舉會(huì)給國(guó)內(nèi)用戶和項(xiàng)目決策者一個(gè)客觀正確的技術(shù)背景，同時(shí)，也借此促進(jìn)我國(guó)交流電機(jī)控制理論與技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。?　　根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料以及同部份專家的研討，本文對(duì)DTC和VC控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及實(shí)用化技術(shù)提出一些粗淺的看法?！　?．轉(zhuǎn)矩響應(yīng)　　采用DTC直接轉(zhuǎn)矩控制的交流調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比矢量控制要快的多的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，圖（1）a為矢量控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩階躍響應(yīng)，大約為6~7ms，而圖（1）b直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩階躍響應(yīng)可以達(dá)到1ms左右?！　　　TC為什么具有比矢量控制快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)呢？眾所周知，DTC控制系統(tǒng)由電機(jī)

7、的電壓和電流計(jì)算出定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩，采用砰-砰控制來實(shí)現(xiàn)變頻器的PWM控制，DTC控制系統(tǒng)沒有電流控制環(huán)路，因此，DTC控制系統(tǒng)的著眼點(diǎn)是電壓，而不是電流。而矢量控制的原理是基于交流電機(jī)的電流控制，把交流電流按磁場(chǎng)坐標(biāo)軸分解為轉(zhuǎn)矩分量和磁場(chǎng)分量，分別加以控制，故矢量控制的著眼點(diǎn)是電流控制。對(duì)于交流電機(jī)來講，要想獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，在磁鏈不變的條件下，就要求電流的快速變化，而電流的變化是由電壓的快速變化引起的。矢量控制系統(tǒng)的輸出電壓是由電流調(diào)節(jié)器的輸出產(chǎn)生的，這就存在電流調(diào)節(jié)的時(shí)間滯后。當(dāng)然，現(xiàn)