直接转矩控制.ppt

1、第五章，异步电滚子的直接转矩控制，概述，直接转矩操纵系统简称DTC (Direct Torque Control )系统，是继矢量操纵系统之后发展的另一种高动态性能交流电滚子变压逆变器系统。 其转速环中，因利用扭矩种子文件反馈直接控制电机的电磁转矩而得名。 直接采用空间电压矢量，在定子坐标系中校正电动机的转矩和磁通进行控制，采用定子磁场取向，通过离散的两点式调节产生PWM (空间向量SPWM )，直接最佳地控制逆变器的开关状态，得到转矩高的动态性能。 与矢量控制不同，直接转矩控制抛弃了理解耦合的思想，取消了旋转坐标变换，简单地通过电机定子电压和电流，通过瞬时空间向量理论修正电机的交链磁通和转矩

2、，基于与规定值比较得到的差，实现交链磁通和转矩的直接控制直接转矩控制的特点：控制思想简单的操纵系统动静性能优良，直接转矩操纵系统的特点、系统构成、定子交链磁通控制的直接转矩操纵系统，在实际控制过程中，将测得的电机三相电压和电流发送至校正电机，校正电机定子交链磁通和电磁转矩， 分别与规定值进行比较来概括的话，直接转矩控制是通过定子电压空间向量的控制来实现以下两个目的： (1)维持定子交链磁通振幅的一定；(2)控制定子交链磁通旋转速度的大小，结构特征，旋转速度双闭环： ASR的输出抑制作为电磁转矩的规定信号的交链磁通的变化对转速子系统的影响，设置使转速和交链磁通子系统近似解耦合的扭矩控制内环。 扭

3、矩和交链磁通的控制支重轮：将通常的PI调节器替换为迟滞现象控制支重轮。 控制的特征是，与VC系统一样，分别控制鼠笼式电机的转速和交链磁通，但在具体的控制方法中，DTC系统与VC系统的不同点是，1 )在转矩和交链磁通的控制中采用双二进制位式面包车冲压支重轮，用PWM逆变器对这些个2个控制信号，形成直接电压的SVPWM波形2 )如果选择定子交链磁通作为被控制量，不像VC系统那样选择转子交链磁通，则校正交链磁通的模型不受转子残奥仪表的变化的影响，可以提高操纵系统的鲁棒性。 从数学模型推导出定子磁通控制规律，显然比转子磁通方向的情况复杂，但由于采用了面包车面包车控制，因此该复杂性不影响康德支重轮。 3

4、 )由于采用直接转矩控制，在加减速或负载变化的动态过程中，可获得高速的转矩响应，但必须限制过大的起动电流，以免损坏功率开关老虎钳，实际的转矩响应的高速性也有限。 另外，在整体控制结构上，性能比较的直接转矩控制(DTC )系统和矢量控制(VC )系统一致，能够得到高的静态移动性能。 除直接转矩操纵系统原理、转矩和交链磁通的面包车面包车控制外，DTC系统的核心问题是，转矩和定子交链磁通的种子文件反馈信号的修正计算模型基于两个面包车面包车包支重轮的输出信号，如何选择电压空间矢量和逆变器的开关状态。 转矩和定子交链磁通的反种子文件信号的修正运算模型，坐标系中的电压公式为：从而能够得到定子交链磁通的观测

5、模型，定子交链磁通观测模型，如果得到a上的交链磁通成分，则容易得到定子交链磁通。电磁转矩的公式，还根据、电磁转矩的公式，观测模型如下。 定子电压电流交链磁通模型法的优缺点是，只需确定电滚子的定子电阻，定子电压和电流也是容易检测的物理量。优点： (1)积分仪存在漂移问题(2)电动机运行速度低时，由于定子电压减小，积分差小，积分误差大。 (3)电机不旋转时，定子电压为零，无法计算定子交链磁通值，无法使用该模型。 缺点：特点：模型结构简单，只受一个电机参数(r1 )的影响，易于实现。 在高速范围内(n30%ne )，可正确估计定子交链磁通。 缺点：定子电阻残奥仪的温度变化影响观测精度。 特别是低速时

6、，特别是接近零速时，影响很大，不能正确观测。 采用纯积分仪，带来了直流偏置和初始值问题。 如何根据2个面包车面包车控制支重轮的输出信号选择电压空间向量和逆变器的开关状态。 定子电压矢量和定子交链磁通对于三相系统来说，空间向量将三个变量视为三个矢量的模式，它们的位置分别在三相绕组的轴线上，变量为正时，矢量方向与各自的轴线方向相同，相反时，取反方向，将三个矢量相加取3倍，在变压变频电路中描述的逆变器主电路的6个开关老虎钳有8种交换模式，各交换模式在坐标系中有对应的电压矢量。 这些个6个电压矢量的振幅相同，矢量角度不同。 这些个所对应的式是定子交链磁通的矢量是电压矢量的积分，各扇区内的磁通轨迹由与该

7、扇区对应的两个电压矢量形成，定子电压矢量和转矩在实际运转中定子交链磁通的振幅一定，电磁转矩的大小由此时的滑动角速度ws唯一确定ws的大小由交链磁通的旋转角速度唯一决定的交链磁通的矢量角度增加，电磁转矩增大，交链磁通的矢量角度减少，电磁转矩减少，因此非零电压矢量的切换不仅能够调节定子交链磁通的大小和转速的大小，而且能够达到转矩的大小和变化速度空间电压矢量的调节作用表、开关策略根据得到的交链磁通偏差和转矩偏差化学基，根据偏差确定采用哪个最佳非零电压矢量，将交链磁通和电磁转矩控制在相应的范围内。 结合定子磁通的当前状态表、当前定子磁通和电磁转矩状态，根据空间电压矢量的调节作用，确定对应区域的开关策略

8、，根据定子磁通的规定和种子文件反馈信号进行面包车面包车控制，并根据控制计程仪选择电压空间向量的作用顺序和持续时间。 正六边形的交链磁通轨迹控制仅要求正六边形的交链磁通轨迹时，逆变器的控制计程仪程序简单，主电路的开关频率低，但定子交链磁通偏差大。 圆形交链磁通轨迹控制：接近圆形交链磁通轨迹时，控制计程仪变得复杂，主电路的开关频率高，定子交链磁通接近恒定。 该系统也可用于弱磁通的上升速度，此时，设定*s=f (* )函数的产生计程仪程序，确定不同旋转速度时的交链磁通的规定值，存在于DTC系统中的问题，2 )交链磁通的修正计算采用了具有积分环节的电压模型，因此，积分初始值、累积误差和定子电阻的变化可

9、以通过锁1 )由于采用了面包车面包车控制，实际的扭矩并非完全一定，必然会在上下限内波动。 为了解决这些个问题，很多学者进行了大量的研究，在一定程度上改善了它们，但没有完全消除。 由于这些个两个问题的影响在低速时比较显着，限制了DTC系统的调速范围。 直接转矩操纵系统与矢量操纵系统的比较是与DTC系统和VC系统一起实用化的高性能交流调速系统。 两者分别控制力矩(转速)和交链磁通，符合异步电滚子动态数学模型的需要。 但是，两者在控制性能方面各有千秋。矢量操纵系统的特点，VC系统强调Te和2的解耦，执行有利于分别设置和校正转速和交链磁通调节器的连续控制，可获得较宽的调速范围，但受双向电滚子转子残奥表

10、变化的影响，系统的鲁棒性降低。 DTC系统的特点，DTC系统执行Te和单面包车面包车控制，避免了旋转坐标变换，控制结构简化了的转子磁通而非定子磁通，不受转子残奥表变化的影响，但必然产生转矩脉动，低速性能差，调速范围受到限制。 两个系统的特点和性能的比较如下表所示。 对直接转矩控制和矢量控制的特征与性能进行比较时，如从上述表可知，如果在现有的DTC系统和VC系统之间取长补缺并构成新的操纵系统，则应该获得更好的控制性能，这是饶有兴致研究方向。 如果为了提高调速范围，在低速时使用电流模型来校正交链磁通，则转子残奥仪表的变化有时也会影响DTC系统。 在额定转速的30%以下，交链磁通只能根据转速正确地进

11、行修正，因此出现定子电流、转速观测模型，第二节：定子交链磁通观测模型的切换、定子交链磁通的观测是直接转矩控制的核心，无论振幅和相位的不正确度，控制性能都变差的固定其中，优点：不受定子电阻残奥计影响的缺点：引入了更多的电机参数，转子电阻、泄漏电感量、受主电感量l变化影响的转子角速度的检验误差对结果影响很大， 电流转速观测模型是要求高速度检测精度的u-n模型：定子电压和转速的定子交链磁通观测模型，先前介绍的两种观测模型各有优缺点，自然结合两种方式，利用它们的优点，当转速在30%额定转速以上时，实现U-I 转速在30%额定转速以下时采用I-n交链磁通观测模型的优点：综合u-i模型和I-n模型的优点，适合全速范围内电流PI调节器补偿，通过修正和电流，大幅提高观测精度的缺点：结构复杂， 实现比较困难的交链磁通观测改善方法：低通滤镜补偿法、电阻上线了观测、低速性能的改善、影响定子电阻的因素多、*基于模糊电阻观测器的定子电阻的上线了观测、*基于神经网络电阻观测器的定子电阻的上线了观测、* 智能控制理论直接转矩控制模糊逻辑直接转矩控制取代传统直接转矩控制中的开关状态选择器(迟滞现象比较仪和优化开关表电压矢量表)的开关状态(电压矢量，特征：系统响应速率更快，超调量更小，改善系统的低速性能特点：结构简单，易提高系统响应速率和抗残奥仪变化能力，速度调节器采用自适应模糊支重轮，神经网络取代传统