異步電機按定子磁鏈定向的連續(xù)型矢量控制策略的研究與實現(xiàn)_圖文

1、上海大學博士學位論文異步電機按定子磁鏈定向的連續(xù)型矢量控制策略的研究與實現(xiàn)姓名:徐靜申請學位級別:博士專業(yè):控制理論與控制工程指導(dǎo)教師:陳伯時;阮毅20060601 上海大學博士學位論文第一章緒論由表l-2可以看出,三種非線性控制策略對系統(tǒng)參數(shù)的依賴性過強,并且控制器參數(shù)的選取也存在諸多限制,其通用性較差,較少得到工業(yè)應(yīng)用。RFO系統(tǒng)和DTC 系統(tǒng)則是得到廣泛應(yīng)用的高性能交流調(diào)速系統(tǒng)。RFO采用轉(zhuǎn)子磁鏈定向,實現(xiàn)了定子電流勵磁分量與轉(zhuǎn)矩分量的解耦,可以按線性理論分別設(shè)計轉(zhuǎn)速與磁鏈調(diào)節(jié)器;采用連續(xù)控制,可以獲得較寬的調(diào)速范圍;但是RFO系統(tǒng)易受電機轉(zhuǎn)子側(cè)參數(shù)的影響,魯棒性較差。DTC系統(tǒng)則采用轉(zhuǎn)

2、矩和磁鏈的砰一砰控制,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)得以簡化;控制定子磁鏈,不受轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響;存在轉(zhuǎn)矩脈動,并且?guī)Хe分環(huán)節(jié)的磁鏈電壓模型在低速時誤差較大,系統(tǒng)性能受到限制。因此,RFO系統(tǒng)和DTC系統(tǒng)各有千秋,也存在各自的不足之處,具體體現(xiàn)在如下方面.1.轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度與RFO控制系統(tǒng)相比,DTC具有更快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性f55-561。這是由于磁鏈保持不變時,要獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng),需要迅速調(diào)節(jié)電流,而電流是由電壓變化而引起的. DTC的著眼點是電壓控制,定子上的電壓由砰一砰控制器直接產(chǎn)生;而RFO的電壓輸出是由電流調(diào)節(jié)器產(chǎn)生,需要一定的調(diào)節(jié)時問。砰一砰控制器生成電壓輸出時,由于沒有任何電流限制,電機可以獲得更大的半,

3、因而具有更快的電流和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度。m就調(diào)節(jié)器本身而言,砰一砰控制屬于P控制,可以獲得比PI調(diào)節(jié)器更快的動態(tài)響應(yīng)。DTC的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度是有條件的。在額定電壓下,尤其是在弱磁運行區(qū)域,電壓變化幅度受到限制。同時,大型交流傳動控制系統(tǒng)必須限制電機電流,在這樣的情況下,一DTC的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度會受到限制。J.oDTC的輸出電壓存在較大的竺,一般需要增加帶有電感器件的濾波器,濾波器dtA.在降低半的同時,也會降低轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度。m轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度還與PWM的開關(guān)頻率有關(guān)。功率器件的開關(guān)頻率增加時,損耗增加,效率降低。脈寬調(diào)制頻率降低時,兩種系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度都會降低。從生產(chǎn)機械安全運行的角度出發(fā),通常要求轉(zhuǎn)矩響

4、應(yīng)時間大于lO毫秒,兩種系統(tǒng)都能夠達到這種要求。2.穩(wěn)態(tài)特性由于功率器件開關(guān)頻率不確定,DTC系統(tǒng)存在如下問題:(1不能象RFO系統(tǒng)那樣,在確定開關(guān)頻率下,采用指定諧波消除的PWM調(diào)制方法;(2電流諧波較大; (3相同的功率器件下,變頻器輸出容量相對較小。此外,DTC系統(tǒng)的調(diào)速范圍也較RFO系統(tǒng)小。總體上講,DTC的穩(wěn)態(tài)性能指標較RFO差,參考文獻【蛔中有關(guān)按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制特性試驗的比較也證明了這一點。從控制系統(tǒng)魯棒性的角度考慮,DTC采用的電機參數(shù)只有定子電阻一頊。系統(tǒng)魯棒性強于RFO。但是僅僅根據(jù)定子電阻參數(shù)并不能求解異步電機的電壓方程,直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)也不能提供所有狀態(tài)變量的觀測值。工業(yè)實踐證明,DTC系統(tǒng)在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)具備良好的