运动控制系统(七)-四版.pptVIP

按转子磁链定向矢量控制的基本思想 通过坐标变换和按转子磁链定向，可以得到等效的直流电动机模型，在按转子磁链定向坐标系中，用直流机的方法控制电磁转矩与磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量经逆变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制。 6.6.2按转子磁链定向矢量控制的基本思想 图6-20 矢量控制系统原理结构图 电流闭环控制 图6-23 三相电流闭环控制的矢量控制系统结构图 转子磁链计算 转子磁链的直接检测相对困难，现在实用的系统中，多采用间接计算的方法，即利用容易测得的定子电压、电流或转速等信号，借助于转子磁链模型，实时计算磁链的幅值与空间位置。 在计算模型中，由于主要实测信号的不同，又分电流模型和电压模型两种。 在两相静止坐标系上计算转子磁链的电流模型 在按转子磁链定向两相旋转坐标系上计算转子磁链的电流模型 电流模型的不足之处 上述两种计算转子磁链的电流模型都需要实测的定子电流和转速信号，不论转速高低时都能适用，但都受电动机参数变化的影响。例如电机温升和频率变化都会影响转子电阻，磁饱和程度将影响电感。这些影响都将导致磁链幅值与位置信号失真，而反馈信号的失真必然使磁链闭环控制系统的性能降低，这是电流模型的不足之处。 计算转子磁链的电压模型 根据电压方程中感应电动势等于磁链的变化率，利用反电动势的积分求得转子磁链。 利用两相静止坐标系下的定子电压方程求得。 计算转子磁链的电压模型 根据实测的电压和电流信号计算转子磁链 计算转子磁链的电压模型 图6-31 计算转子磁链的电压模型 电压模型的特点 优点： 算法相对比较简单，易于微机实时计算。 与转子电阻无关，因此受电动机参数变化的影响较小。 不需要转速信息，这对无速度传感器的系统来说很有价值。 缺点：电压模型包含纯积分项，积分的初始值和累积误差都影响计算结果，在低速时，定子电阻压降变化的影响也较大。 电压模型更适合于中、高速范围，而电流模型能适应低速。可将两种模型组合使用，在低速时采用电流模型，中高速采用电压模型。 6.6.6磁链开环转差型矢量控制系统——间接定向 采用磁链开环的控制方式，无需转子磁链幅值，但对于矢量变换而言，仍然需要转子磁链的位置信号。由此可知，转子磁链的计算仍然不可避免，如果利用给转子磁链定值间接计算转子磁链的位置，可简化系统结构，这种方法称为间接定向。 间接定向的特点 用定子电流转矩分量给定值和转子磁链给定值计算转差频率给定信号， 磁链开环转差型矢量控制系统 间接定向的矢量控制系统借助于矢量控制方程中的转差公式，构成转差型的矢量控制系统。 它继承了基于稳态模型转差频率控制系统的优点，又利用基于动态模型的矢量控制规律克服了它大部分的不足之处。 矢量控制系统的特点 按转子磁链定向，实现了定子电流励磁分量和转矩分量的解耦，需要电流闭环控制。 转子磁链系统的控制对象是稳定的惯性环节，可以采用磁链闭环控制，也可以是开环控制。 矢量控制系统的特点 采用连续的PI控制，转矩与磁链变化平稳，电流闭环控制可有效地限制起、制动电流。 矢量控制系统存在的问题 转子磁链计算精度受易于变化的转子电阻的影响，转子磁链的角度精度影响定向的准确性。 需要矢量变换，系统结构复杂，运算量大。 6.7 异步电动机按定子磁链控制的直接转矩控制系统 ?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。 直接转矩控制系统系统组成原理图 基本思想：根据定子磁链幅值偏差的符号和电磁转矩偏差的符号，再依据当前定子磁链矢量所在的位置，直接选取合适的电压空间矢量，减小定子磁链幅值的偏差和电磁转矩的偏差，实现电磁转矩与定子磁链的控制。 磁链开环转差型矢量控制系统——间接定向 2 结构特点 转速、转矩双闭环 ASR的输出作为电磁转矩的给定信号； 设置转矩控制内环，可以抑制磁链变化对转速子系统的影响，从而使转速和磁链子系统实现了近似的解耦。 转矩和磁链的控制器 用滞环控制器取代通常的PI调节器。 3 控制特点 与VC系统一样，分别控制异步电动机的转速和磁链，但在具体控制方法上，DTC系统与VC系统不同的特点是： 1）转矩和磁链的控制采用双位式砰-砰控制器，并在 PWM 逆变器中直接用这两个控制信号产生电压的SVPWM 波形，从而避开了将定子电流分解成转矩和磁链分量，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。 从数学模型推导