异步电动机直接转矩控制

异步电机直接转矩控制介绍,直接转矩控制以转矩为中心来进行综合控制,不仅控制转矩,也用于磁链量的控制和磁链自控制,直接转矩控制思想新颖,控制结构简单,控制手段直接,信号处理的物理概念明确,是目前三相异步电机调速最好的控制解决方案

现代电机控制技术

第4章 三相感应电动机直接转矩控制

第 4 章 三相感应电动机直接转矩控制4.1 控制原理与控 制方式 4.2 控制系统 4.3 空间矢量调制 4.4 直接转矩控制 与矢量控制的联系和比较

异步电机直接转矩控制介绍,直接转矩控制以转矩为中心来进行综合控制,不仅控制转矩,也用于磁链量的控制和磁链自控制,直接转矩控制思想新颖,控制结构简单,控制手段直接,信号处理的物理概念明确,是目前三相异步电机调速最好的控制解决方案

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第4章 三相感应电动机直接转矩控制

对电动机的控制归根结底是要实现对电磁转矩的有效控制。在感应 电动机矢量控制中，基本的控制思想是将定子电流作为控制变量，通过 控制定子电流励磁分量来控制转子磁场、气隙磁场或者定子磁场，在此 基础上，通过控制定子电流转矩分量来控制电磁转矩。为此，先要进行 磁场定向，然后通过矢量变换，将磁场定向 MT 轴系中的定子电流励磁 分量和转矩分量变换为 ABC 轴系中的三相电流。总之，是通过控制定 子电流来间接控制电磁转矩。在这一过程中，磁场定向、矢量变换和定 子电流控制是必不可少的。 直接转矩控制与矢量控制不同，它是直接将定子磁链和转矩作为控 制变量，无需进行磁场定向、矢量变换和电流控制，因此更为简捷和快 速，进一步提高了系统的动态响应能力。 本章分析了直接转矩控制的基本原理，对直接转矩控制和矢量控制 进行了比较性分析，对直接转矩控制尚存在的技术问题做了简要说明。2

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第4章 三相感应电动机直接转矩控制

4.1 控制原理与控制方式4 .1 .1 基 本 原 理 4 .1 .2 定 子 电 压 矢 量 作 用 与 定 子 磁 链 轨 迹 变 化4.1.1 基本原理由矢量控制方程(1-164)已知，电磁转矩可表示为t e pψ s i s

(4-1)

式中， ψ s 是定子磁链矢量， i s 是定子电流矢量，两者都是以定子三相轴系 表示的空间矢量。 在定子三相轴系中，定子磁链和转子磁链矢量可表示为ψ s Ls i s Lm i r

ψ r Lm i s Lr i r

(4-2) (4-3)3

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第4章 三相感应电动机直接转矩控制

由式(4-2)和式(4-3),可得is ψs L m ψr Ls Ls Lr

(4-4)

式中， Ls 为定子瞬态电感， Ls Ls Ls L2 Lr , 1 L2 Ls Lr 。 m m 将式(4-4)代入式(4-1),即有te p p Lm L ψ r ψ s p m ψ s ψ r sin( s r ) Ls Lr Ls Lr Lm ψ s ψ r sin sr Ls Lr

(4-5)

式中， s 和 r 分别是定子磁链和转子磁链矢量相对于 A 轴的空间电角 度； sr 是两者间的空间相位差， sr s r ,称为负载角。

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第4章 三相感应电动机直接转矩控制

式(4-5)表明，电磁转矩决定于 ψ s 和 ψ r 的矢量积，即决定于两者幅值 和其间的空间电角度。若 ψ s 和 ψ r 保持不变，电磁转矩就仅与负载角有 关。由式(4-5)可得dt e L p m ψ s ψ r cos sr d

sr Ls Lr

(4-6)

通常， sr 的值较小，可见 sr 对电磁转矩的调节和控制作用是明显的。于 是，通过调节负载角 sr 可有效控制电磁转矩，这就是直接转矩控制的基 本原理。 由式(4-4),可知 ψ s Ls i s Lm ψr Lr

(4-7)

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第4章 三相感应电动机直接转矩控制

如图 4-1 所示，将转子磁链 矢量Lm ψ r 和磁链矢量 Ls is 合成 Lr

便得到了定子磁链矢量 ψ s 。 在直接转矩控制中， 并没有 人为地去控制转子磁链矢量ψ r 。上面提到的| ψ r |保持不变，

是指当定子磁链矢量 ψ s 快速变 化时，在很短暂的时间内，可以 认为| ψ r |是相对不变的，这一点 可做如下解释。 图 2-1 是以相量表示的三相感应电动机等效电路，若以矢量来表示，则可 得到图 4-2,也就是 T-I 型稳态等效电路。6

图 4-1

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