矢量控制与直接转矩控制的比较说明.ppt

1、一. 矢量控制理论简介 矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。 具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流) 和产生转矩的电流分量(转矩电流) 分别加以控制，并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。 采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配，而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数，有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数，

2、有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能，带有 这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识，并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数，从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。 矢量控制算法已被广泛地应用在Schneider ,siemens ，AB，GE，Fuji 等国际化大公司变频器上,二. 直接转矩控制简介： 在80 年代中期，德国学者Depenbrock 教授于1985 年提出直接转矩控制，其思路是把电机和逆 变器看成一个整体，采用空间电压矢量分析方法在定子坐标

3、系进行磁通、转矩计算，通过跟踪型 PWM逆变器的开关状态直接控制转矩。因此，无需对定子电流进行解耦，免去矢量变换的复杂 计算，控制结构简单。 直接转矩控制技术，是利用空间矢量、定子磁场定向的分析方法，直接在定子坐标系下分析异步 电动机的数学模型，计算与控制异步电动机的磁链和转矩，采用离散的两点式调节器（Band Band 控制），把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波动限制在一定的容差范围内，容差 的大小由频率调节器来控制，并产生PWM脉宽调制信号，直接对逆变器的开关状态进行控制， 以获得高动态性能的转矩输出。 目前，市场上销售的低压标准变频产品中，ABB ACS800采用此技术。,技术规范

4、,三两种控制方法的比较 转矩响应 采用DTC直接转矩控制的交流调速系统可以获得比矢量控制快的转矩响应，但DTC这种 快速的转矩响应是有条件的，如果在额定电压条件下，特别是弱磁运行区，电压将没有 过冲的余度空间。此外，大型的交流传动必须对电机电流加以限制，这样DTC的转矩响 应就不会达到12ms那么高的指标水平。 DTC的转矩响应还取决于PWM的开关频率，即砰-砰控制的频率。对于采用GTO或IGCT 元件的大型PWM变频器来讲，高的开关频率将导致变频器的损耗加大，效率降低，故变 频器的脉宽调制开关频率不能太高。砰-砰控制频率的降低会影响DTC的转矩响应指标。 由于DTC砰-砰控制使其输出电压有较

5、大的du/dt，故DTC变频器输出都加装滤波器，以减 少du/dt对电机绝缘的影响，而滤波器增加了线路电感，在减少了du/dt同时，也降低了转 矩响应。,技术规范,三两种控制方法的比较 变频器的稳态特性 DTC变频器采用砰-砰控制带来较好的转矩响应，同时由于其开关频率 是不确定，随机变化的，使DTC变频器存在以下问题。 无法象矢量控制那样，在确定的开关频率条件下，采用消除谐波的 PWM控制方法 变频器输出电压，电流的谐波较大 变频器输出电压偏低 变频器效率略低 在相同电力电子元器件条件下，变频器输出容量略小,技术规范,四、容易混淆的概念：直接转矩控制技术和转矩控制功能 直接转矩控制DTC 和矢量控制是变频器的两种不同的算法。在Schneider 变频器中，ATV71 有转矩控制功能。它是矢量控制算法中的一个控制功能 而已，即ATV71 变频器不仅可以控制电机的转速，也可以通过电机转矩设 定值来控制电机的转矩。请不要与DTC 直接转矩控制算法相混淆。同时， 在某些产品的市场宣传中，把DTC变