磁鏈區(qū)間細(xì)分控制在dtc系統(tǒng)中的應(yīng)用
黃禎祥，郭延文，廖劍霞，鄧懷雄，周 書
(湘潭大學(xué)，湖南湘潭411100)
摘要：針對直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中電壓矢量對定子磁鏈幅值和磁通角的影響，指出了傳統(tǒng)開關(guān)控制表所存在的缺陷。在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的基礎(chǔ)上，分析了磁鏈區(qū)間細(xì)分控制的控制策略及其實現(xiàn)方法，該方法有效地避免了定子磁鏈幅值和磁通角變化相矛盾時對系統(tǒng)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的不利影響。仿真結(jié)果表明該控制方案是可行的，能使系統(tǒng)起動響應(yīng)速度加快，并具有良好的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩控制性能，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與對定子磁鏈相位角的魯棒性。
關(guān)鍵詞：直接轉(zhuǎn)矩控制；磁鏈區(qū)間細(xì)分控制：電壓矢量
中圖分類號：tm34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：1004-7018(2008)07-0050-03
o引 言
傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在實際運行中，其基本控制方法通常是保持定子磁鏈幅值為額定值，通過電壓矢量來控制定子磁鏈的平均旋轉(zhuǎn)速度以改變磁通角的大小，達(dá)到控制電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)[1,2]。這種控制方法的前提是電壓矢量的變化對定子磁鏈幅值不產(chǎn)生改變，或者即使產(chǎn)生改變也與磁通角的變化趨勢不應(yīng)相矛盾。事實上，電壓矢量變化時，定子磁鏈幅值也會跟著變化，在一定條件下它的變化會和磁通角的變化趨勢相矛盾。為避免這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，傳統(tǒng)控制中常采用舍棄那些引起定子磁鏈幅值和磁通角的變化趨勢相矛盾的電壓矢量，從而使得控制性能不能象期望的一樣達(dá)到****。本文在分析引起定子磁鏈幅值和磁通角的變化趨勢相矛盾的基礎(chǔ)上，提出采用磁鏈區(qū)間細(xì)分控制的直接轉(zhuǎn)矩控制方案，通過仿真實驗驗證了其可行眭。
1 電壓矢量對定子磁鏈幅值和磁通角的影響
對異步電動機(jī)而言，在忽略定子電阻壓降的情況下，定子磁鏈與定子電壓的關(guān)系為：
由式(1)可知，定子磁鏈?zhǔn)噶宽旤c的運動方向和軌跡對應(yīng)于當(dāng)時所施加的電壓矢量的作用方向,通過控制逆變器輸出的電壓矢量可實現(xiàn)對定子磁鏈?zhǔn)噶糠蹬c方向以及磁通角大小的改變。定子磁鏈的理想軌跡是以定子磁鏈?zhǔn)噶糠禐榘霃降臉?biāo)準(zhǔn)圓形。電壓矢量對定子磁鏈幅值與磁通角的影響效果如表1所示，電壓矢量與定子磁鏈分區(qū)如圖1所示，零矢量使定子磁鏈按自身規(guī)律自由衰減和減小磁通角。
2 傳統(tǒng)開關(guān)表的缺陷
在異步電動機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，電機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩由下式確定：
由式(2)可知，在直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中，電磁轉(zhuǎn)矩的增減變化是由定子磁鏈幅值與磁通角兩者的增減變化決定的(轉(zhuǎn)子磁鏈以同步角速度沿圓形軌跡旋轉(zhuǎn)，其幅值由負(fù)載決定)，通過上述分析知道，任何一個電壓矢量都同時引起定子磁鏈幅值和磁通角產(chǎn)生變化，兩者變化的趨勢決定了電磁轉(zhuǎn)矩的變化趨勢。尤其當(dāng)兩者變化相矛盾時，變化快的一個則起主要作用。目前直接轉(zhuǎn)矩控制大都采用bang-bang控制，即磁鏈控制器采取兩點式滯環(huán)比較器，轉(zhuǎn)矩控制器采取三點式滯環(huán)比較器，傳統(tǒng)開關(guān)狀態(tài)表如表2所示。
表2的建立是有一定的前提條件的，也就是說要求初始磁通角必須小于60°[3]。該開關(guān)表至少存在以下方面的缺陷：一是在任一扇區(qū)內(nèi)可利用的電壓矢量減少為四個，對電壓矢量的****選擇造成了影響。如1扇區(qū)內(nèi)u3、u6對定子磁鏈幅值和磁通角的增減變化不一致進(jìn)行了舍棄；二是在初始磁通角大于60°的情況下，開關(guān)表的某些電壓矢量對電磁轉(zhuǎn)矩的實際影響與開關(guān)表所期望的效果相矛盾。如1扇區(qū)內(nèi)電壓矢量u4的作用，在開關(guān)表中u4是起增大轉(zhuǎn)矩的作用的，但是當(dāng)初始磁通角大于60°時，可分析出它的作用是減小轉(zhuǎn) |
