異步電動(dòng)機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)-吳學(xué)智ppt課件

1、n 矢量控制轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制從實(shí)際上處理了交矢量控制轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制從實(shí)際上處理了交流調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能問(wèn)題流調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能問(wèn)題 ，其動(dòng)態(tài)性能好，其動(dòng)態(tài)性能好，調(diào)速范圍寬。調(diào)速范圍寬。n 但在實(shí)踐運(yùn)用中，轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特但在實(shí)踐運(yùn)用中，轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，另外在模擬直流電動(dòng)性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，另外在模擬直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換的復(fù)雜性使得實(shí)踐機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換的復(fù)雜性使得實(shí)踐控制效果難以到達(dá)實(shí)際分析的結(jié)果?？刂菩Чy以到達(dá)實(shí)際分析的結(jié)果。n 19851985年德國(guó)魯爾大學(xué)的年德國(guó)魯爾大學(xué)的Depenbrock

2、Depenbrock提出了直接轉(zhuǎn)矩控提出了直接轉(zhuǎn)矩控制制DTCDTC， Direct Torque-Control Direct Torque-Control 實(shí)際，在很大程實(shí)際，在很大程度上處理了矢量控制中計(jì)算控制復(fù)雜，特性易受電度上處理了矢量控制中計(jì)算控制復(fù)雜，特性易受電動(dòng)機(jī)參數(shù)影響的問(wèn)題。動(dòng)機(jī)參數(shù)影響的問(wèn)題。第八講第八講 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型、控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需求的數(shù)學(xué)模型、控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需求將交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)作比較、等效、轉(zhuǎn)化，將交流電動(dòng)機(jī)與直

3、流電動(dòng)機(jī)作比較、等效、轉(zhuǎn)化，省掉了矢量旋轉(zhuǎn)變換等復(fù)雜的變換與計(jì)算；省掉了矢量旋轉(zhuǎn)變換等復(fù)雜的變換與計(jì)算； 直接轉(zhuǎn)矩控制磁場(chǎng)定向采用的是定子磁鏈控制，只直接轉(zhuǎn)矩控制磁場(chǎng)定向采用的是定子磁鏈控制，只需知道定子電阻就可以觀測(cè)出來(lái)，而矢量控制磁場(chǎng)需知道定子電阻就可以觀測(cè)出來(lái)，而矢量控制磁場(chǎng)定向所用的是轉(zhuǎn)子磁鏈，觀測(cè)轉(zhuǎn)子磁鏈需求知道電定向所用的是轉(zhuǎn)子磁鏈，觀測(cè)轉(zhuǎn)子磁鏈需求知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻和電感。因此大大減輕了控制性能受動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻和電感。因此大大減輕了控制性能受參數(shù)變化影響的問(wèn)題；參數(shù)變化影響的問(wèn)題； 直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量的概念分析三相交流電直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量的概念分析三相交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模

4、型和控制其各物理量，使問(wèn)題變得簡(jiǎn)動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和控制其各物理量，使問(wèn)題變得簡(jiǎn)單明了。單明了。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點(diǎn)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 直接轉(zhuǎn)矩控制強(qiáng)調(diào)的是轉(zhuǎn)矩的直接控制與效果。直接轉(zhuǎn)矩控制強(qiáng)調(diào)的是轉(zhuǎn)矩的直接控制與效果。 直接控制轉(zhuǎn)矩：矢量控制是經(jīng)過(guò)控制電流、磁鏈等直接控制轉(zhuǎn)矩：矢量控制是經(jīng)過(guò)控制電流、磁鏈等量來(lái)間接控制轉(zhuǎn)矩，而直接轉(zhuǎn)矩控制是把轉(zhuǎn)矩直接量來(lái)間接控制轉(zhuǎn)矩，而直接轉(zhuǎn)矩控制是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量；作為被控量； 對(duì)轉(zhuǎn)矩的直接控制：經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)式調(diào)理器把轉(zhuǎn)矩檢測(cè)對(duì)轉(zhuǎn)矩的直接控制：經(jīng)過(guò)兩點(diǎn)式調(diào)理器把轉(zhuǎn)矩檢測(cè)值與轉(zhuǎn)矩給定值作滯環(huán)比較，把轉(zhuǎn)矩動(dòng)搖限制在一值與轉(zhuǎn)矩給定值作滯環(huán)比較，把轉(zhuǎn)矩動(dòng)搖限制在

5、一定的范圍內(nèi)。其控制效果不取決于電機(jī)的數(shù)學(xué)模型定的范圍內(nèi)。其控制效果不取決于電機(jī)的數(shù)學(xué)模型能否可以簡(jiǎn)化，而取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)踐情況。能否可以簡(jiǎn)化，而取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)踐情況。 直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量的分析方法，直接在定直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁子坐標(biāo)系下計(jì)算控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場(chǎng)定向，借助了離散兩點(diǎn)式調(diào)理場(chǎng)定向，借助了離散兩點(diǎn)式調(diào)理(Bang-Bang(Bang-Bang控制控制) )產(chǎn)生產(chǎn)生PWMPWM信號(hào)，直接對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)形狀進(jìn)展最優(yōu)控制，信號(hào)，直接對(duì)逆變器開(kāi)關(guān)形狀進(jìn)展最優(yōu)控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能

6、。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點(diǎn)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 空間電壓矢量空間電壓矢量 假設(shè)三相交流電壓是正弦波，相電壓為：假設(shè)三相交流電壓是正弦波，相電壓為： 那么復(fù)平面上的三相電壓矢量可寫(xiě)為：那么復(fù)平面上的三相電壓矢量可寫(xiě)為：直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理)3/4sin(2)3/2sin(2)sin(2COBOAOtUutUutUu3/4COCO3/2BOBO0AOAOjjjeuueuueuu 空間電壓矢量空間電壓矢量 a a、b b、c c分別表示電機(jī)定子三分別表示電機(jī)定子三相繞組在空間分布的軸線，相繞組在空間分布的軸線，空間位置互差空間位置互差120120度。度。 三相定子電壓三相定子

7、電壓UAOUAO、UBOUBO、UCOUCO分別加在三相繞組上，分別加在三相繞組上，可以定義三個(gè)電壓矢量可以定義三個(gè)電壓矢量UAOUAO、UBOUBO、UCOUCO，方向在各軸軸，方向在各軸軸線上，大小隨時(shí)間按正弦規(guī)線上，大小隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，時(shí)間相差律變化，時(shí)間相差120120度。度。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理a ac cb bU UA0A0U UB0B0U UC0C0 120120120 空間電壓矢量空間電壓矢量 三相正弦電壓空間矢量的合三相正弦電壓空間矢量的合成空間矢量成空間矢量UsUs是一個(gè)旋轉(zhuǎn)空是一個(gè)旋轉(zhuǎn)空間矢量，幅值是每相電壓值間矢量，幅值是每相電壓值的的3/

8、23/2倍，以電源角頻率倍，以電源角頻率1 1做恒速同步旋轉(zhuǎn)。做恒速同步旋轉(zhuǎn)。 同樣，可以定義電流和磁鏈同樣，可以定義電流和磁鏈的空間矢量的空間矢量 和和 。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理3/4CO3/2BOAOjjseueuuuU Us sb ba ac cU UA0A0U UB0B0U UC0C01 逆變器供電的空間電壓矢逆變器供電的空間電壓矢量量 三相電壓型逆變器，有六三相電壓型逆變器，有六個(gè)功率開(kāi)關(guān)，有個(gè)功率開(kāi)關(guān)，有8 8種能夠的種能夠的開(kāi)關(guān)組合。開(kāi)關(guān)組合。 規(guī)定規(guī)定a a、b b、c c三相負(fù)載的某三相負(fù)載的某一相與直流母線正極接通一相與直流母線正極接通時(shí)，該相開(kāi)關(guān)形狀

9、為時(shí)，該相開(kāi)關(guān)形狀為“ 1 1 態(tài)，反之，與負(fù)極接通時(shí)態(tài)，反之，與負(fù)極接通時(shí)為為“ 0 0 態(tài)，那么八種開(kāi)關(guān)態(tài)，那么八種開(kāi)關(guān)方式得出的八種電壓空間方式得出的八種電壓空間矢量矢量直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的原理ab)100(1U)110(2U)010(3U)011(4U)001(5U)101(6U)000(0U)111(7U電磁轉(zhuǎn)矩控制原理電磁轉(zhuǎn)矩控制原理rmsssrrssrmpsrsrmperrsmrrmssssspeLLLLLLLnLLLnTiLiLiLiLinT2其中：sin轉(zhuǎn)子磁鏈空間矢量：定子磁鏈空間矢量：電磁轉(zhuǎn)矩： 電磁轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈以及它們之間的電磁轉(zhuǎn)矩與定子

10、磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈以及它們之間的夾角夾角( (磁通角磁通角) sr) sr有關(guān)。有關(guān)。 實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)中，普通堅(jiān)持定子磁鏈的幅值不變實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)中，普通堅(jiān)持定子磁鏈的幅值不變( (為為額定值額定值) )，以充分利用電動(dòng)機(jī)的鐵芯。，以充分利用電動(dòng)機(jī)的鐵芯。 假設(shè)要改動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小，可以經(jīng)過(guò)改動(dòng)假設(shè)要改動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小，可以經(jīng)過(guò)改動(dòng)srsr，即改動(dòng)定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。，即改動(dòng)定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。 如何改動(dòng)定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度？如何改動(dòng)定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度？電磁轉(zhuǎn)矩控制原理電磁轉(zhuǎn)矩控制原理srrssrmpeLLLnTsin電磁轉(zhuǎn)矩公式： 直接轉(zhuǎn)矩控制的根本思想是利用電壓矢量來(lái)控制定直接轉(zhuǎn)矩控制的根本

11、思想是利用電壓矢量來(lái)控制定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度平均旋轉(zhuǎn)速度子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度平均旋轉(zhuǎn)速度 s s，從而改動(dòng)，從而改動(dòng)磁通角磁通角srsr的大小，到達(dá)控制轉(zhuǎn)矩的目的。的大小，到達(dá)控制轉(zhuǎn)矩的目的。 定子磁鏈與定子電壓的關(guān)系定子磁鏈與定子電壓的關(guān)系 經(jīng)過(guò)改動(dòng)定子電壓矢量的大小、方向及所作用的時(shí)經(jīng)過(guò)改動(dòng)定子電壓矢量的大小、方向及所作用的時(shí)間就能對(duì)定子磁鏈?zhǔn)噶窟M(jìn)展調(diào)理。間就能對(duì)定子磁鏈?zhǔn)噶窟M(jìn)展調(diào)理。 定子磁鏈的控制定子磁鏈的控制 tudtdudtdiRussssssss忽略定子電阻的影響： 假設(shè)由三相平衡正弦電壓假設(shè)由三相平衡正弦電壓供電，那么電機(jī)定子磁鏈供電，那么電機(jī)定子磁鏈幅值恒定，其空間矢量以幅值恒定，

12、其空間矢量以恒速旋轉(zhuǎn)。磁鏈?zhǔn)噶宽旤c(diǎn)恒速旋轉(zhuǎn)。磁鏈?zhǔn)噶宽旤c(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡構(gòu)成圓形的空的運(yùn)動(dòng)軌跡構(gòu)成圓形的空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)普通稱為磁間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)普通稱為磁鏈圓。鏈圓。 其中，其中，ss是磁鏈的幅值，是磁鏈的幅值， s s為其旋轉(zhuǎn)角速度。為其旋轉(zhuǎn)角速度。定子磁鏈的控制定子磁鏈的控制 tjsetss)(susssu旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與電壓空間矢量旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與電壓空間矢量運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系 上式闡明，當(dāng)磁鏈幅值一上式闡明，當(dāng)磁鏈幅值一定時(shí)，定時(shí)，usus的大小與的大小與s( s(或供或供電電壓頻率電電壓頻率) )成正比，其方成正比，其方向那么與磁鏈?zhǔn)噶空?，向那么與磁鏈?zhǔn)噶空唬创沛湀A的切線方向。即磁鏈圓的切線方

13、向。定子磁鏈的控制定子磁鏈的控制 susssu旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與電壓空間矢量旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與電壓空間矢量運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系)2(sssss)(tjtjtjsssseejedtdtu定子磁鏈的控制定子磁鏈的控制 ab)100(1U)110(2U)010(3U)011(4U)001(5U)101(6U)000(0U)111(7U 電壓型逆變器的輸出電壓矢量電壓型逆變器的輸出電壓矢量 三相電壓型逆變器輸出的三相電壓型逆變器輸出的8 8種電種電壓空間矢量。壓空間矢量。 6 6個(gè)有效矢量，個(gè)有效矢量，2 2個(gè)零矢量；個(gè)零矢量； 改動(dòng)逆變器輸出形狀可改動(dòng)輸出改動(dòng)逆變器輸出形狀可改動(dòng)輸出電壓矢量。電壓矢量。定子

14、磁鏈的控制定子磁鏈的控制 電壓型逆變器的輸出電壓矢量電壓型逆變器的輸出電壓矢量 為了方便起見(jiàn)，把逆變器的一個(gè)為了方便起見(jiàn)，把逆變器的一個(gè)任務(wù)周期用任務(wù)周期用6 6個(gè)電壓空間矢量劃個(gè)電壓空間矢量劃分成分成6 6個(gè)區(qū)域，稱為扇區(qū)個(gè)區(qū)域，稱為扇區(qū)SectorSector，如下圖的，如下圖的、，每個(gè)扇區(qū)對(duì)應(yīng)的時(shí)，每個(gè)扇區(qū)對(duì)應(yīng)的時(shí)間均為間均為/3 /3 。ab)100(1U)110(2U)010(3U)011(4U)001(5U)101(6U)000(0U)111(7U定子磁鏈的控制定子磁鏈的控制 在在/3/3所對(duì)應(yīng)的時(shí)間所對(duì)應(yīng)的時(shí)間t t內(nèi)，內(nèi)，施加施加u1u1的結(jié)果是使定子磁鏈的結(jié)果是使定子磁鏈 s

15、 s產(chǎn)生一個(gè)增量產(chǎn)生一個(gè)增量，其幅，其幅值與值與|u1|u1|成正比，方向與成正比，方向與u1u1的方向一致：的方向一致： 最后得到新的磁鏈為：最后得到新的磁鏈為： 在任何時(shí)辰，所產(chǎn)生的磁鏈在任何時(shí)辰，所產(chǎn)生的磁鏈增量的方向決議于所施加的增量的方向決議于所施加的電壓，其幅值那么正比于施電壓，其幅值那么正比于施加電壓的時(shí)間。加電壓的時(shí)間。)110(U2)100(U1)101(U6)001(U5)011(U4)010(U3)(tst11u112ss定子磁鏈的控制定子磁鏈的控制 六脈波逆變器的磁鏈軌六脈波逆變器的磁鏈軌跡跡六邊形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)六邊形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 每每/3/3內(nèi)輸出堅(jiān)持不變，內(nèi)輸出堅(jiān)持不變，每隔

16、每隔/3/3切換一次輸出形切換一次輸出形狀。狀。 電壓空間矢量的幅值不電壓空間矢量的幅值不變，而相位每次旋轉(zhuǎn)變，而相位每次旋轉(zhuǎn)/3 /3 。 一個(gè)周期中一個(gè)周期中6 6個(gè)電壓空間個(gè)電壓空間矢量，構(gòu)成一個(gè)封鎖的矢量，構(gòu)成一個(gè)封鎖的正六邊形。正六邊形。)110(U2)100(U1)101(U6)001(U5)011(U4)010(U3)(ts定子磁鏈的控制定子磁鏈的控制 直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)現(xiàn) 在實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)中，普通堅(jiān)持定子磁鏈幅值為額定值，以在實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)中，普通堅(jiān)持定子磁鏈幅值為額定值，以充分利用電動(dòng)機(jī)鐵心，而轉(zhuǎn)子磁鏈幅值由負(fù)載決議；充分利用電動(dòng)機(jī)鐵心，而轉(zhuǎn)子磁鏈幅值由負(fù)載決議； 經(jīng)過(guò)改

17、動(dòng)空間電壓矢量來(lái)控制定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，經(jīng)過(guò)改動(dòng)空間電壓矢量來(lái)控制定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，控制定子磁鏈走走停停以改動(dòng)定子磁鏈的平均旋轉(zhuǎn)速控制定子磁鏈走走停停以改動(dòng)定子磁鏈的平均旋轉(zhuǎn)速度，從而控制度，從而控制srsr，以到達(dá)控制轉(zhuǎn)矩的目的。，以到達(dá)控制轉(zhuǎn)矩的目的。定子磁鏈的控制定子磁鏈的控制 磁鏈軌跡控制原理磁鏈軌跡控制原理 電壓矢量的積分是磁鏈?zhǔn)噶?。合理選擇空間電壓矢量，電壓矢量的積分是磁鏈?zhǔn)噶?。合理選擇空間電壓矢量，控制逆變器的開(kāi)關(guān)繼續(xù)時(shí)間，就可使磁鏈沿著一定軌控制逆變器的開(kāi)關(guān)繼續(xù)時(shí)間，就可使磁鏈沿著一定軌跡變化，這就是磁鏈軌跡控制。跡變化，這就是磁鏈軌跡控制。 假設(shè)交流電動(dòng)機(jī)僅由常規(guī)的六脈波逆

18、變器供電，磁鏈假設(shè)交流電動(dòng)機(jī)僅由常規(guī)的六脈波逆變器供電，磁鏈軌跡便是六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這顯然不象在正弦波供軌跡便是六邊形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這顯然不象在正弦波供電時(shí)所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)那樣能使電動(dòng)機(jī)獲得勻速電時(shí)所產(chǎn)生的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)那樣能使電動(dòng)機(jī)獲得勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。運(yùn)轉(zhuǎn)。 假設(shè)想獲得更多邊形或逼近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，就必需假設(shè)想獲得更多邊形或逼近圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，就必需在每一個(gè)期間內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)任務(wù)形狀，以構(gòu)成更多的相在每一個(gè)期間內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)任務(wù)形狀，以構(gòu)成更多的相位不同的電壓空間矢量。位不同的電壓空間矢量。定子磁鏈的控制定子磁鏈的控制 三相三相PWMPWM逆變器產(chǎn)生多邊形近似圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)逆變器產(chǎn)生多邊形近似圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

19、b44tU 33tU 24tU 13tU asssYvrYvsYv*2ABCDES(1)S(2)S(3)S(4)S(5)S(6)為了使定子磁鏈趨近于圓，為了使定子磁鏈趨近于圓，對(duì)定子磁鏈?zhǔn)噶坎捎门榕閷?duì)定子磁鏈?zhǔn)噶坎捎门榕榭刂瓶刂艬ang-Bang ControlBang-Bang Control： 以以ss* *所表示的圓為指令值，所表示的圓為指令值，經(jīng)過(guò)控制各電壓矢量的作用經(jīng)過(guò)控制各電壓矢量的作用時(shí)間來(lái)控制定子磁鏈在其指時(shí)間來(lái)控制定子磁鏈在其指令值的邊帶范圍內(nèi)。令值的邊帶范圍內(nèi)。ss*定子磁鏈的控制定子磁鏈的控制 圓形軌跡控制原理圓形軌跡控制原理從從A A點(diǎn)到點(diǎn)到B B點(diǎn)的途徑有無(wú)點(diǎn)的途徑有

20、無(wú)數(shù)條。數(shù)條。從從A A點(diǎn)出發(fā)沿順時(shí)針?lè)较螯c(diǎn)出發(fā)沿順時(shí)針?lè)较蚯斑M(jìn)的矢量可以選擇前進(jìn)的矢量可以選擇V4V4、V2V2、V6V6從保證電壓矢量控制效果從保證電壓矢量控制效果思索選擇思索選擇V2V2、V6V6要有效地控制磁鏈軌跡，必需處理三個(gè)問(wèn)題：要有效地控制磁鏈軌跡，必需處理三個(gè)問(wèn)題：選擇電壓矢量；確定各電壓矢量的作用時(shí)間；確定各電壓矢選擇電壓矢量；確定各電壓矢量的作用時(shí)間；確定各電壓矢量的作用次序。量的作用次序。 圓形軌跡控制原理圓形軌跡控制原理在如下圖的一個(gè)采樣周期，選擇的電在如下圖的一個(gè)采樣周期，選擇的電壓矢量包含壓矢量包含V2V2，V6V6，V0V0或或V7V7。 V2 V2的繼續(xù)時(shí)間為的

21、繼續(xù)時(shí)間為t1,V6t1,V6的繼續(xù)時(shí)間為的繼續(xù)時(shí)間為t2,V0t2,V0的繼續(xù)時(shí)間為的繼續(xù)時(shí)間為t0 t0。假設(shè)采樣周期。假設(shè)采樣周期為為T(mén) T，那么有：，那么有：T=t0+t1+t2T=t0+t1+t2積分近似公式有：積分近似公式有： Vobj=V2 Vobj=V2t1+V6t1+V6t2 t2 定子磁鏈的控制定子磁鏈的控制 電壓矢量合成的原理電壓矢量合成的原理在如下圖的一個(gè)采樣周期，選擇的電在如下圖的一個(gè)采樣周期，選擇的電壓矢量包含壓矢量包含V2V2，V6V6，V0V0或或V7V7。 V2 V2的繼續(xù)時(shí)間為的繼續(xù)時(shí)間為t1,V6t1,V6的繼續(xù)時(shí)間為的繼續(xù)時(shí)間為t2,V0t2,V0的繼續(xù)

22、時(shí)間為的繼續(xù)時(shí)間為t0 t0。假設(shè)采樣周期。假設(shè)采樣周期為為T(mén) T，那么有：，那么有：T=t0+t1+t2T=t0+t1+t2積分近似公式有：積分近似公式有： Vobj=V2 Vobj=V2t1+V6t1+V6t2 t2 電壓矢量的合成電壓矢量的合成 由正弦定理得：由正弦定理得：由此可以推得：由此可以推得：調(diào)制比為：調(diào)制比為：電壓矢量的合成電壓矢量的合成 從減少與設(shè)定磁鏈軌跡誤差的角度思索可將矢量從減少與設(shè)定磁鏈軌跡誤差的角度思索可將矢量作用時(shí)間分段；從開(kāi)關(guān)次數(shù)的角度思索插入零矢作用時(shí)間分段；從開(kāi)關(guān)次數(shù)的角度思索插入零矢量的選擇。量的選擇。電壓矢量的合成電壓矢量的合成 七段式七段式SVPWMS

23、VPWM開(kāi)關(guān)形狀變化圖開(kāi)關(guān)形狀變化圖電壓矢量的合成電壓矢量的合成 SVPWMSVPWM后輸出波形后輸出波形空間電壓矢量空間電壓矢量 輸出的端電壓波形輸出的端電壓波形 磁鏈軌跡波形磁鏈軌跡波形電壓矢量的合成電壓矢量的合成 定子磁鏈的估算定子磁鏈的估算電壓模型法電壓模型法用定子電壓和定子電流確定定子用定子電壓和定子電流確定定子磁鏈。磁鏈。直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)現(xiàn) n電壓模型法模型簡(jiǎn)單，不受轉(zhuǎn)子參數(shù)影響；n在低速時(shí)，誤差比較大。dtiRudtiRussssssss)()(bbbaaa定子磁鏈的估算定子磁鏈的估算電流模型法：在兩相坐標(biāo)系下，電動(dòng)機(jī)的電流模電流模型法：在兩相坐標(biāo)系下，電動(dòng)機(jī)的

24、電流模型：型：直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)現(xiàn) 電動(dòng)機(jī)的定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈：smrrmsmrrrrmssmrmsssiLiLLiLiLiLiLLiLiL)()(ssabbabaaarrrsmrrrrrrsmrrrTiLdtdTTiLdtdT定子磁鏈的估算定子磁鏈的估算電流模型法：電流模型法：直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)現(xiàn) n電動(dòng)機(jī)的定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈： 電流模型法計(jì)算定子磁鏈，精度不受轉(zhuǎn)速降低的影響，n但受電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)Tr影響，在高速時(shí)不如電壓模型，但在低速時(shí)比電壓模型準(zhǔn)確。sssbsbbasaarssrssrsLLLiLiL其中：直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)現(xiàn) 定子磁鏈的估

25、算定子磁鏈的估算u-nu-n模型法：為了模型法：為了提高系統(tǒng)的調(diào)速性提高系統(tǒng)的調(diào)速性能，可將兩種模型能，可將兩種模型配合運(yùn)用。配合運(yùn)用。)1(1sssEpaaa計(jì)算磁鏈。，系統(tǒng)以電壓模型為主運(yùn)行時(shí)，算磁鏈；當(dāng)電動(dòng)機(jī)高速系統(tǒng)以電流模型為主計(jì)，機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，與轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)電動(dòng)由于aasssssEEE電磁轉(zhuǎn)矩模型電磁轉(zhuǎn)矩模型直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)現(xiàn)直接轉(zhuǎn)矩控制的實(shí)現(xiàn) 實(shí)測(cè)值。、估計(jì)值，、式中：babaabbasssssssspiiiinT)(2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代，德國(guó)學(xué)者提出的直接自控制年代，德國(guó)學(xué)者提出的直接自控制DSC, DSC, Direct self controlDirect self

26、 control方案。方案。六邊形磁鏈軌跡直接轉(zhuǎn)矩控制六邊形磁鏈軌跡直接轉(zhuǎn)矩控制日本學(xué)者提出的近似圓形磁鏈控制方案。日本學(xué)者提出的近似圓形磁鏈控制方案。圓形磁鏈軌跡直接轉(zhuǎn)矩控制圓形磁鏈軌跡直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制根本原理直接轉(zhuǎn)矩控制根本原理整流器P W M變頻器Sa,Sb,ScD0 D1 D2電 壓 空 間 矢 量 表（ R O M ）sbacbarIM_+_+sasb22YY0Ar_+函數(shù)發(fā)生器速度調(diào)節(jié)器dtiRudtiRussssssss)()(bbbaaa)(ssssiiPTeabba1A2A3A4A5AS (N)ACs*Ye*err*sYsaYsbYsausbusaisbisusi 系統(tǒng)輸入指令為轉(zhuǎn)速r*； 轉(zhuǎn)速指令經(jīng)速度調(diào)理器得轉(zhuǎn)矩指令Te*； 轉(zhuǎn)速指令經(jīng)函數(shù)發(fā)生器得定子磁鏈指令s*； 轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的反響值由電機(jī)的端電壓和電流計(jì)算得到。與矢量控制相比，直接轉(zhuǎn)矩控制對(duì)于磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)矩的控制都是經(jīng)過(guò)對(duì)定子磁鏈的調(diào)理實(shí)現(xiàn)的，不需求進(jìn)展旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，也不受轉(zhuǎn)子參數(shù)變化的影響，在構(gòu)造上要簡(jiǎn)單許多。但直接轉(zhuǎn)矩控制對(duì)磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)矩采用砰砰控制，而不是延續(xù)控制，因此會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，降低了調(diào)速性能。 矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制都可以