直接转矩控制与矢量控制.pptVIP

矢量控制系统特点VC系统强调Te与Ψr的解耦，有利于分别设计转速与磁链调节器；实行连续控制，可获得较宽的调速范围；但按Ψr定向受电动机转子参数变化的影响，降低了系统的鲁棒性。第95页,共98页，2024年2月25日，星期天DTC系统特点DTC系统则实行Te与Ψs砰-砰控制，避开了旋转坐标变换，简化了控制结构；控制定子磁链而不是转子磁链，不受转子参数变化的影响；但不可避免地产生转矩脉动，低速性能较差，调速范围受到限制。下表列出了两种系统的特点与性能的比较。第96页,共98页，2024年2月25日，星期天表6-1直接转矩控制系统和矢量控制系统特点与性能比较性能与特点直接转矩控制系统矢量控制系统磁链控制定子磁链转子磁链转矩控制砰-砰控制，有转矩脉动连续控制，比较平滑坐标变换静止坐标变换，较简单旋转坐标变换，较复杂转子参数变化影响无[注]有调速范围不够宽比较宽第97页,共98页，2024年2月25日，星期天感谢大家观看第98页,共98页，2024年2月25日，星期天第63页,共98页，2024年2月25日，星期天由式（5-20）和式（5-19）可分别得转差角频率公式第64页,共98页，2024年2月25日，星期天式（5-21）是在任意选取的MT坐标内电磁转矩的表达式，无论对动态还是稳态都是适用的式（5-22）是在已沿转子磁场定向的特定MT坐标内电磁转矩表达式，在转子磁场恒定或者变化时都适用。式（5-23）是在沿磁场定向的特定MT坐标内转子磁场恒定，即电机稳态运行时的电磁转矩表达式第65页,共98页，2024年2月25日，星期天式（5-19）、（5-24）和（5-22）构成矢量控制基本方程式，按照这些关系可将异步电机的数学模型绘成图5-11中的形式，图中前述的等效直流电机模型（见图5-8）被分解成?和?r两个子系统。可以看出，虽然通过矢量变换，将定子电流解耦成ism和ist两个分量，但是，从?和?r两个子系统来看，由于T同时受到ist和?r的影响，两个子系统仍旧是耦合着的。第66页,共98页，2024年2月25日，星期天电流解耦数学模型的结构3/2VR×?图5-11异步电动机矢量变换与电流解耦数学模型第67页,共98页，2024年2月25日，星期天按照图5-9的矢量控制系统原理结构图模仿直流调速系统进行控制时，可设置磁链调节器A?R和转速调节器ASR分别控制?r和?，如图5-12所示。为了使两个子系统完全解耦，除了坐标变换以外，还应设法抵消转子磁链?r对电磁转矩Te的影响。第68页,共98页，2024年2月25日，星期天电流控制变频器÷异步电机矢量变换模型图5-12矢量控制系统原理结构图第69页,共98页，2024年2月25日，星期天比较直观的办法是，把ASR的输出信号除以?r，当控制器的坐标反变换与电机中的坐标变换对消，且变频器的滞后作用可以忽略时，此处的（??r）便可与电机模型中的（??r）对消，两个子系统就完全解耦了。这时，带除法环节的矢量控制系统可以看成是两个独立的线性子系统，可以采用经典控制理论的单变量线性系统综合方法或相应的工程设计方法来设计两个调节器A?R和ASR。第70页,共98页，2024年2月25日，星期天应该注意，在异步电机矢量变换模型中的转子磁链?r和它的定向相位角?都是实际存在的，而用于控制器的这两个量都难以直接检测，只能采用观测值或模型计算值，在图5-12中冠以符号“^”以示区别。第71页,共98页，2024年2月25日，星期天解耦条件因此，两个子系统完全解耦只有在下述三个假定条件下才能成立：①转子磁链的计算值等于其实际值?r；②转子磁场定向角的计算值等于其实际值?；③忽略电流控制变频器的滞后作用。第72页,共98页，2024年2月25日，星期天四、转子磁链模型要实现按转子磁链定向的矢量控制系统，很关键的因素是要获得转子磁链信号，以供磁链反馈和除法环节的需要。开始提出矢量控制系统时，曾尝试直接检测磁链的方法，一种是在电机槽内埋设探测线圈，另一种是利用贴在定子内表面的霍尔元件或其它磁敏元件。第73页,共98页，2024年2月25日，星期天从理论上说，直接检测应该比较准确，但实际上这样做都会遇到不少工艺和技术问题，而且由于齿