直接转矩控制系统优化

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：按定子磁链控制的直接转矩控制系统的原理框图如图7-6所示。图7-6直接转矩控制系统结构示意图直接转矩控制系统中的核心问题是：转矩和定子磁链观测模型以及如何根据转矩和磁链的偏差信号来选择电压空间矢量控制器的开关状态。直接转矩控制系统有以下几个主要特点。也正是由于这个原因，抑制转矩脉动、提高低速性能便成为改进原始的直接转矩控制系统的主要方向，许多学者和开发工程师都在这些性能的改进方面做了大量的研究工作。

按定子磁链控制的直接转矩控制系统的原理框图如图7-6所示。和矢量控制系统一样，它也是分别控制异步电动机的转速和磁链，而且采用在转速环内再设置转矩内环的方法，以抑制磁链变化对转速系统的影响，因此，转速与磁链子系统也是近似解耦的。

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图7-6　直接转矩控制系统结构示意图

直接转矩控制系统中的核心问题是：转矩和定子磁链观测模型以及如何根据转矩和磁链的偏差信号来选择电压空间矢量控制器的开关状态。如图7-6所示的控制系统，在每个采样周期采集现场的定子磁链值Ψ1和转矩值Te，并分别同给定的定子磁链值 pagenumber_ebook=122,pagenumber_book=115 和转矩值T*e进行比较，以控制定子磁链偏差ΔΨ=-Ψ1和转矩值偏差ΔTe=-Te分别在相应的范围内（磁链带宽和转矩带宽）为目的，从而确定逆变器的六个功率开关器件的状态（开关策略）。转矩和定子磁链的这种控制方式为直接反馈的双位式band-band控制。这种控制方式避开了将定子电流分解成转矩分量和励磁分量这一做法，省去了旋转坐标变换，简化了控制系统的结构，但也带来了转矩脉动这一不利现象，从而限制了调速的范围。

直接转矩控制系统有以下几个主要特点。

（1）直接转矩控制是直接在定子坐标系下分析交流异步电动机的数学模型，控制其磁链和转矩，因此，它所需进行的信号处理特别简单。

（2）直接转矩控制中，磁场定向用的是定子磁链，只要知道了定子电阻就可以把定子磁链观测出来，因而大大地减少了控制性能受参数变化的影响。

（3）直接转矩控制是采用空间矢量的概念来分析异步电动机的数学模型，并控制其物理量，使问题变得简单明了。

（4）直接转矩控制是把转矩直接作为被控量，因此，它并非要获得理想的正弦波电流，或是强调圆形的磁链轨迹，而是追求转矩的直接控制效果。

（5）直接转矩控制是利用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算电动机的转矩，借助于开关控制产生PWM信号，它没有通常的PWM信号发生器。该控制系统的转矩响应迅速，且无超调，是一种高性能的交流调速方法。

实际上，直接转矩控制也存在缺点，如：逆变器开关频率的提高受到一定的限制；磁链的计算由于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。也正是由于这个原因，抑制转矩脉动、提高低速性能便成为改进原始的直接转矩控制系统的主要方向，许多学者和开发工程师都在这些性能的改进方面做了大量的研究工作。

直接转矩控制系统优化

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