交流电机直接转矩控制

《交流电机直接转矩控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、交流电机直接转矩控制简介目前几种比较常见的直接转矩控制策略中，对于中小容量而言，控制方案重点在于进行转矩、磁链无差拍控制和提高载波频率。对大容量來说，其区别在于低速时采用了间接转矩控制，从而达到低速时降低转矩脉动的口的。直接转矩控制技术概述相对于直流电机在结构简单、维护容易、对环境耍求低以及节能和提高生产力等方面具有足够的优势，使得交流调速已经广泛运用于工农业生产、交通运输、国防以及□常生活Z中。随着电力电了技术、微电了技术、控制理论的高速发展，交流调速技术也得到了长足的发展。冃前在高性能的交流调速领域主耍有矢量控制和直接转矩控制两种。1968年Darm

2、stadcr工科大学的Hasse博士初步提出了磁场定向控制(FieldOrientation)理论,Z后在1971年由卩耳门子公司的F.Blaschkc对此理论进彳亍了总结和实现，并以专利的形式发表，逐步完善并形成了现在的齐种矢量控制方法。特点对于直接转矩控制來说，一般文献认为它由德国鲁尔大学的M.Depenbrock教授和日本的I.Takahashi于1985年首先分别提出的。对于磁链圆形的直接转矩控制来说，其基本思想是在准确观测定子磁链的空间位置和大小并保持其幅值基本恒定以及准确计算负载转矩的条件下，通过控制电机的瞬时输入电压來控制电机定子磁链的瞬时

3、旋转速度，来改变它对转子的憐时转差率，达到直接控制电机输出的冃的。在控制思想上与矢量控制不同的是直接转矩控制通过直接控制转矩和磁链来间接控制电流，不需要复杂的坐标变换，因此具有结构简单、转矩响应快以及对参数鲁棒性好等优点。控制事实上，1977年A•B•Plunkctt曾经在IEEE的工业应用期刊上提出了类似于目丽直接转矩控制的结构和思想的直接磁链和转矩调节方法，在这种方法中，转矩给定与反馈Z差通过PI调节得到滑差频率，此滑差频率加上电机转了机械速度得到逆变器应该输出的电压定了频率；定了磁链给定与反馈Z差通过积分运算得到一个电压与频率Z比的量，并使Z与定了

4、频率相乘得到逆变器应该输出的电压，最后通过SPWM方法对电机进行控制。直接转矩控制提出来将近有20年了，目前在此基础上已经发展出来了多种控制策略及其数字化实现方案、磁链观测以及速度辨识的方法，本文将对它们进行分类，并作分析和比较。电机模型和直接转矩控制策略直接转矩控制是基丁静止坐标系下来进行控制的，如图1所示，在传统的直接转矩控制中，通过检测定子两相电流、直流母线电压和电机转速（在无速度传感器DTC屮不需要测速）进行定子磁链观测和传矩计算，使二者分别与定子磁链给定和转矩给定相减，其差值又分别通过各自的滞环相比较，输出转矩和磁链的增、减信号，把这两个信号输

5、入优化矢量开关表，再加上定子磁链所在的扇区就得到了满足磁链为圆形、转矩输出跟随转矩给定的电压矢量。磁链和转矩的滞环可以设置多级，并且其宽度可变，滞环宽度越小，开关频率越高，控制越精确。直接转矩控制方法直接转矩控制具有结构简单、转矩响应快以及对参数鲁棒性好等优点,但它却是建立在单一矢量、转矩和磁链滞环的Bang-Bang控制基础Z上的控制方法，不可避免地造成了低速开关频率低、开关频率不固定以及转矩脉动大，限制了直接转矩控制在低速区的应用。针对于此，国内外有很多学者提出了各种提高开关频率、固定开关频率以及减小转矩脉动的方法，本节将逐一列岀分析比较。无差拍空间

6、矢量调制方法T.G.Habetler的空间矢量调制方法把无差拍方法应用丁直接转矩控制首先是由羞鱼人T.G.Habetler'捉出来的。这种方法的主要思想是在本次釆样周期得到转矩的给定值与反馈值Z差。空间电压矢量的幅值和相位是任意的，可以通过相邻的两个基本的电压矢量合成而得。利用计算出来的空间电压矢量可以达到传矩和磁链无差拍的目的。利用Habetler的无差拍方法，从理论上可以完全使磁链和传矩误差为零,从而消除转矩脉动,可以弥补传统DTC的Bang-Bang控制的不足,使电机可以运行于极低速下。另外，通过无差拍控制得到的空间电压矢量可以使开关频率相对于单一

7、矢量大幅提高并但使Z固定，这对于减少电压谐波和电机噪声是很冇帮助的。但是，空间电压矢量作用时间可能会大于采样周期，这说明不能同时满足磁链和转矩无差拍控制。因此作者提岀了三个步骤，首先是否转矩满足无差拍，如果不满足再看是否磁链满足无差拍，如呆述不满足就按照原冇直接传矩控制矢量表来选取下一周期的单一电压矢量。因此按照Habetler的无差拍方法最大的计算量有四个步骤，这将耗费很大的计算资源，不易实现，另外在整个计算过程中对电机参数的依赖性比较大，这将降低控制的鲁棒性。转矩或磁链的预测控制方法在T-G-Habetler的无差拍的直接转矩控制方法中，由于计算量很

8、大而不易实现，因此岀现了一系列的简化的无差拍直接传AllabouttheMoto