第五章直接转矩控制技术ppt课件.ppt

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1、第五章直接转矩控制技术第5章异步电动机直接转矩控制变频调速系统概述异步电动机直接转矩控制系统的理论基础异步电动机直接转矩控制（DSC）的基本组成及工作原理5.1.1直接转矩控制技术的诞生与房展直接转矩控制技术是在本世纪80年代中期继矢量变换控制技术之后发展起来的一种异步电动机变频调速技术。自从70年代矢量控制技术发展以来，交流传动技术从理论上解决了交流调速系统在静、动态性能上与直流传动相媲美的问题。矢量控制技术模仿直流电动机的控制，以转子磁场定向，用矢量变换的方法，实现了对交流电动机的转矩和磁链控制的完全解耦。然而，在实

2、际上由于转子磁链难以准确观测，并且系统特性受电动机参数的影响较大，以及在模拟直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换的复杂性，使得实际的控制效果难以达到理论分析的结果。这是矢量控制技术在实践上的不足之处。5.1.1直接转矩控制技术的诞生与房展不同于矢量控制技术，直接转矩控制有着自己的特点，它在很大程度上解决了矢量控制中计算复杂、特性容易受电动机参数变化的影响、实际性能难以达到理论分析结果的一些重要技术问题。它以自己新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，优良的静、动态性能受到了普遍的关注并得到了迅速的发展。5.1.1直接转矩控制

3、技术的诞生与房展5.1.2直接转矩控制系统的特点实际表明，采用直接转矩控制的异步电动机变频调速，电机磁场接近圆形，谐波小，损耗小，噪声及温升均比一般的逆变器驱动的电动机小得多。直接转矩控制系统的主要特点有：直接转矩控制是直接在定子坐标下分析交流电动机的数学模型，控制电动机的磁链和转矩。不需要与直流电机进行比较、等效、转化；所以不需要为解耦而简化交流电动机模型，省掉了坐标变换。采用空间矢量的概念来分析三相交流电动机的数学模型和控制各物理量，使问题变的简单明了。强调的是转矩的直接控制效果。其控制方式是，通过转矩两点式调节器把

4、转矩检测值与转矩给定值做滞环比较，把转矩波动限制在一定的容差范围内，容差大小由频率调节器来控制。因此，他的控制效果不取决于电动机的数学模型是否能简化，而是取决于转矩的实际状况。总之，直接转矩控制技术，用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制交流电动机的转矩，采用定子磁场定向，借助离散的两点式调节产生PWM信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。5.1.2直接转矩控制系统的特点第5章异步电动机直接转矩控制变频调速系统概述异步电动机直接转矩控制系统的理论基础异步电动机直接转矩控制（DSC）

5、的基本组成及工作原理5.2.1异步电动机直接转矩控制系统的理论基础最终目的（调节转速）间接手段（控制转矩）问题关键解决思路：转矩=定子磁势气隙磁势正比于定子电流矢量（可以直接检测）正比于磁链矢量（可从磁链模型中得到）在求得转矩控制量后，根据闭环系统的构成原则，设置转矩调节器，形成转矩闭环控制系统，可获得与矢量控制系统相接近的静、动态调速性能指标。5.2.1异步电动机直接转矩控制系统的理论基础IM电机模型PWM磁链调节器转矩调节器IGBT二极管异步电动机增加这个调节器的意义？？磁链大小与电机的运行性能有密切关系，与电

6、机的电压、电流、效率、温升、转矩、功率因数有关5.2.2异步电动机定子轴系的数学模型1、异步电动机的电磁转矩模型在DSC中，采用空间矢量的数学分析方法，在电机的定子坐标系上描述异步电动机，这使问题变得特别简单、清晰。由此构成的转矩观测模型。以定子磁链矢量为基准的优越性是，在定子坐标系中计算定子磁链，受电机参数影响最小（只受定子电阻的影响），而且定子电流可以直接测取。5.2.2异步电动机定子轴系的数学模型2、异步电动机的磁链模型异步电动机的定子磁链可以根据下式来确定：优点:在计算过程唯一用到的参数是定子电阻。而定子电流和端

7、电压都是容易确定的物理量，能以满足的精度被检测出来。计算出定子磁链后，再带入转矩模型，就可以计算出电动机的转矩。5.2.2异步电动机定子轴系的数学模型由磁链模型可知，用两个积分器便可计算电机磁链，但实现起来存在下列问题：（1）积分器存在漂移，为抑制漂移需引入反馈通道，反馈通道使输出信号幅值和相移减小，随电机转速和频率的降低，积分器误差增大。（2）随电机转速和频率的降低，端电压模值减小，由定子压降项补偿不准确带来的误差就越大。（3）电机不转时，端电压为0，无法通过上式进行磁链，也无法建立初始磁链。借助于电机的电流模型可以解

8、决上述问题。5.2.2异步电动机定子轴系的数学模型电压模型：电流模型：两个模型必须配合使用，高速时用电压模型，低速时用电流模型。电流模型用定子电流计算磁链，但精度与转速有关，也受电机参数，特别是转子时间常数的影响，在高速时不如电压模型。5.2.2异步电动机定子轴系的数学模型电压模型和电流模型进行快速平滑切换的困难仍未