交流调速系统第3章.ppt
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1、第3章 基于动态模型按定子磁链控制的 直接转矩控制系统,概 述 直接转矩控制系统简称 DTC ( Direct Torque Control) 系统,是另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统。 在它的转速环里面,利用转矩反馈直接控制电机的电磁转矩,因而得名。,3.1 直接转矩控制系统的原理和特点,系统组成,图6-62 按定子磁链控制的直接转矩控制系统,逆变器异步电动机,结构特点,转速双闭环 ASR的输出作为电磁转矩的给定信号; 设置转矩控制内环,它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。,控制特点
2、,与VC系统一样,它也是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,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,而不象VC系统中那样选择转子磁链,这样一来,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。如果从数学模型推导按定子磁链控制的规律,显然要比按转子磁链定向时复杂,但是,由于采用了砰-砰控制,这种复杂性对控制器并没有影响。,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
3、,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的快速性也是有限的。,性能比较,从总体控制结构上看,直接转矩控制(DTC)系统和矢量控制(VC)系统是一致的,都能获得较高的静、动态性能。,3.2 直接转矩控制系统的控制规律和反馈 模型,除转矩和磁链砰-砰控制外,DTC系统的核心问题就是: 转矩和定子磁链反馈信号的计算模型; 如何根据两个砰-砰控制器的输出信号来选择电压空间矢量和逆变器的开关状态。,1. 定子磁链反馈计算模型,DTC系统采用的是两相静止坐标( 坐标),为了简化数学模型,由三相坐标变换到两相坐标是必要的,所避开的仅仅是旋转变换。由式(
4、7-36)和式(7-37)可知,定子磁链计算公式,移项并积分后得,(9-1),(9-2),上式就是图6-62中所采用的定子磁链模型,其结构框图如图6-63所示。,定子磁链电压模型结构,图6-63 定子磁链模型结构框图,上图所示,显然这是一个电压模型。它适合于以中、高速运行的系统,在低速时误差较大,甚至无法应用,必要时,只好在低速时切换到电流模型,这时上述能提高鲁棒性的优点就不得不丢弃了。,2. 转矩反馈计算模型,由式(7-38)已知,在静止两相坐标系上的电磁转矩表达式为,又由式(7-37)可知,代入式(7-38)并整理后得,(6-148),这就是DTC系统所用的转矩模型,其结构框图示于图6-6
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