电机与电力拖动控制系统教学课件作者张红莲6动态模型的异步电动机调速课件幻灯片.pptVIP

D D0 F F0 0 张力锥度曲线 这种张力控制方法不需要张力辊,不需要张力传感器,只需要一台高性能的变频器。它的张力控制的精度取决于变频器的转矩控制精度。 如果为了卷绕整齐和密实，需要内紧外松，张力给定F可以根据卷径D的变化而不断修正，如图,随着卷径D的变大张力F越来越小。 使用相位角判断磁链所在的扇区，并将结果送到电压矢量选择（查表）模块。360o被划分成六个扇区S1、S2、S3、S4、S5、S6，每个扇区宽度为60o。原理图中的电压矢量选择模块接受来自磁链滞环控制器和转矩滞环控制器送来的信号和扇区信号，经过查表输出适当的电压空间矢量SA、SB、SC（逆变桥开关状态）到逆变器。 逆变器电压矢量选择表 HΨ HTe S1 S2 S3 S4 S5 S6 1 1 u2 u3 u4 u5 u6 u1 0 u7 u0 u7 u0 u7 u0 -1 u6 u1 u2 u3 u4 u5 -1 1 u3 u4 u5 u6 u1 u2 0 u0 u7 u0 u7 u0 u7 -1 u5 u6 u1 u2 u3 u4 用一个实例说明 假定磁链矢量Ψs旋转到第二扇区S2的B点，此时实际磁链太高，误差负超限(HΨ=-1),转矩合适(HTe=0),查表为u7。施加零电压矢量,定子磁链静止不动,转子磁链逐渐赶上来,转矩角γ变小,转矩变小，导致转矩误差上超限(HTe=1),查表为u4。在u4作用下,磁链幅值减小但是快速旋转,转矩角增加,导致转矩增加,到达C点,磁链太低,误差正超限(HΨ=1)，转矩尚在允许范围内(HTe=0),查表为u0。又一次施加零电压矢量等待,此时,磁链不变，转矩变小,直到转矩误差上超限,又一次HTe=1,查表为u3。 在u3的作用下,定子磁链快速旋转,幅值增加,转矩角增加,转矩增加,直到D点。此时磁链达到上限,误差为负(HΨ=-1),但转矩尚在误差允许的范围内(HTe=0),查表为u7。施加零电压矢量,磁链停止旋转,幅值不变；转矩角逐渐变小,转矩随之变小,直到转矩达到允许的下限,误差上超限(HTe=1),查表为u4，在u4的作用下,定子磁链快速旋转…。定子磁链走走停停,其平均转速与转子磁链相等。 2 定子磁链和转矩计算模型 转矩计算模型 两相静止坐标系中电磁转矩 定子磁链计算模型 （1）直接转矩控制系统的特点 ①转矩和磁链的控制采用双位式控制器，并在PWM逆变器中直接用这两个控制信号产生输出电压，省去了旋转变换和电流控制，简化了控制器的结构。 ②选择定子磁链作为被控量，计算磁链的模型可以不受转子参数变化的影响，提高了控制系统的鲁棒性。 ③由于采用了直接转矩控制，在加减速或负载变化的动态过程中，可以获得快速的转矩响应，但必须注意限制过大的冲击电流，以免损坏功率开关器件，因此实际的转矩响应也是有限的。 3. 直接转矩控制系统的特点与存在的问题 （2）直接转矩控制系统存在的问题 ①由于采用双位式控制，实际转矩必然在上下限内脉动； ②由于磁链计算采用了带积分环节的电压模型，积分初值、累积误差和定子电阻的变化都会影响磁链计算的准确度。 矢量控制系统和直接转矩控制系统都是已经获得实际应用的高性能异步电动机调速系统。两者都采用转矩和磁链分别控制,但是两者在性能上各有优劣。矢量控制强调Te与Ψr解耦,有利于分别设计转速与磁链调节器,实行连续控制,调速范围宽,可达1:100以上。但是转子磁链定向时受电机参数变化的影响,特别是受转子电阻变化的影响,降低了鲁棒性(robust)。直接转矩控制则直接进行逆变器开关状态的控制,避开了旋转坐标变换,而且所控制的是定子磁链Ψs,它受定子电阻的影响,却不受转子电阻的影响。 矢量控制与直接转矩控制的比较 直接转矩控制在额定速30%以上的高速段运行时,采用磁链电压模型，结构简单,精度高；但在低速段运行时，鉴于精度的问题，只能采用磁链电流模型,电流模型所使用的转子磁链Ψr又将受转子电阻变化的影响(转子电阻变化大于定子电阻变化)。由于直接转矩采用砰-砰控制,不可避免地产生转矩脉动,降低了调速性能。因此,它较适合于风机、泵类、牵引传动等。 直接转矩控制与矢量控制的性能特点与比较 ---------------------------------------------------- 特点与性能 直接转矩控制 矢量控制 ---------------------------------------------------- 磁链控制 定子磁链Ψs 转子磁链Ψr 转矩控制 砰-砰控制,脉动 连续控制,平滑 坐标变换 3