基于电流矢量和开关表格控制的异步电机控制方法

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1、基于电流矢量和开关表格控制的异步电机控制方法李国进，丁磊，高宗（广西大学电气工程学院，广西南宁５３０００４）摘要：采用矢量控制技术控制电机，在连续控制上有很大的优势，但它对被控电机的参数要求很高，且计算繁琐。直接转矩控制技术计算相对简单很多，它简化了控制结构，直接对转矩和磁链进行砰－砰控制，低速性能较差，调速范围受到比较大的限制。鉴于上述两种控制方法的优缺点，本文提出一种新型三相电机控制方法，仿真表明，这种新型的控制方法继承了矢量控制和直接转矩控制的部分优点，又抑制了这两种控制方法性能上的一些不足。关键词：电流矢量；直接转矩控制；异步电机；ＭＡＴＬＡＢ仿真中图分

2、类号：ＴＭ３０１文献标识码：ＡＡＣｏｎｔｒｏｌＭｅｔｈｏｄｆｏｒＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＣｕｒｒｅｎｔＶｅｃｔｏｒａｎｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇＦｏｒｍＬＩＧｕｏ－ｊｉｎ，ＤＩＮＧＬｅｉ，ＧＡＯＺｏｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ５３０００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇｔｈｅｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｍｏｔｏｒｉｎｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｏｎｔｒｏｌｈａｖｅａｇｒｅａｔａｄｖａｎｔａｇｅ，ｂｕｔｉｔ

3、ｉｓｃｈａｒｇｅｄｗｉｔｈｍｏｔｏｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓｄｅｍａｎｄｉｎｇａｎｄｔｅｄｉｏｕｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ．ＤｉｒｅｃｔＴｏｒｑｕｅＣｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｉｍｐｌｅｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅａｌｏｔ，ｉｔｓｉｍｐｌｉｆｉｅｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｄｉｒｅｃｔｔｏｒｑｕｅａｎｄｆｌｕｘｂａｎｇ－ｂａｎｇｃｏｎｔｒｏｌ，ｐｏｏｒｌｏｗ－ｓｐｅｅｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｓｐｅｅｄｒａｎｇｅｉｓｓｕｂｊｅｃｔｔｏｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｓ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔ

4、ａｇｅｓｏｆｔｈｅｔｗｏｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｍｏｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｎｅｗｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｉｎｈｅｒｉｔｅｄｓｏｍｅｏｆｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄｉｒｅｃｔｔｏｒｑｕｅｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｔｗｏｃｏｎｔｒｏｌａｎｕｍｂｅｒｏｆｄｅｆｉ－ｃｉｅｎｃｉｅｓｉｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ

5、：ｃｕｒｒｅｎｔｖｅｃｔｏｒ；ｄｉｒｅｃｔｔｏｒｑｕｅｃｏｎｔｒｏｌ；ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｓ；ＭＡＴＬＡＢｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ１引言在矢量控制中，转矩分量与励磁分量完全解耦，可以设计独立的磁链调节器和转矩调节器［１］。当转子磁链不变时，电磁转矩与转矩分量成正比。这种控制方法解决了耦合和非线性的问题［２］，但是运算太过于繁杂。在直接转矩控制中，电磁转矩是通过定子磁链幅值和负载角来实现控制的，磁链幅值计算只需要静止坐标变换，而且在实际控制中，直接控制空间电压矢量便可以达到控制定子磁链幅值和负载角的目的，没有复杂的坐标运算，直接，非常简便。缺点是低速时

6、受定子电阻影响严重，转矩和电流会产生较大的脉动［３－４］。为了解决这些问题，近年来研究人员提出了一些新的方法。文献［５］采用电压调制获得空间电压矢量的优化组合，实现转矩、磁链误差的精确补偿，进而达到高性能的直接转矩控制效果。文献［６］提出了一种新型的直接转矩控制策略和定子磁链观测误差校验方法。利用电压矢量组所具有的对称性，对积分获得的交收稿日期：２０１３－０６－０２作者简介：李国进（１９６４—），男，湖南新邵人，高级工程师，硕士生导师，研究方向：运动控制，机器人智能控制（Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｇｊｇｘ＠１６３．ｃｏｍ）；丁磊（１９８８—），男，江苏宿迁人，硕士研究生，

7、研究方向：工业控制与综合自动化。第３３第１期李国进等：基于电流矢量和开关表格控制的异步电机控制方法５５流电动机磁链幅值和位置角的误差进行校正，在转矩的快速响应时，减小定子磁链、电磁转矩和电流的波动。本文从矢量控制与直接转矩控制的原理（）ＬｍＬ′ｐ｜Ψｓ｜｜Ψｒ｜ｓｉｎδｓｒ３ｓＬｒ在公式（５）两边对δｓｒ取微分，可得：上寻找到共通之处，并在此基础上提出一种新型的ｄｔｅ＝ｐＬｍ｜Ψ｜｜Ψ｜ｃｏｓδ电机控制方法。通过仿真实验，验证了该方法的可ｄｔｓｒｄδｓｒＬＬ′ｒｓｄｔｓｒ（４）行性和有效性。２基于电流矢量和开关表格的新型控制方法从公式（４）可以看出

8、，当保持磁链幅值不变时，