直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)發(fā)展綜述
唐中琦 謝運(yùn)祥 （華南理工大學(xué)廣州510641）
【摘 要】直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是近10年發(fā)展起來的用于感應(yīng)電機(jī)調(diào)速的新型控制技術(shù)，與矢量控制技術(shù)相比，它具有更多的優(yōu)越性。文中介紹直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的一些要點(diǎn)及其發(fā)展現(xiàn)狀，對它所存在的問題，特別是低速區(qū)存在的問題進(jìn)行了分析、討論，在此基礎(chǔ)上提出了直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的發(fā)展趨勢。
【敘 詞】轉(zhuǎn)矩控制控制論感應(yīng)電動(dòng)機(jī)發(fā)展
1引言
隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)、交流變頻調(diào)速技術(shù)的飛速發(fā)展和現(xiàn)代控制理論、高速微處理器的普及應(yīng)用，交流調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)中，矢量控制技術(shù)和近年發(fā)展起來的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，控制性能優(yōu)良，特別是直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)以其簡單高效吸引著廣大學(xué)者，因此在現(xiàn)代交流電氣傳動(dòng)中占有越來越重要的地位。本文試圖就直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)近年的發(fā)展情況作一簡單概括。直接轉(zhuǎn)矩控制理論的提出
直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，是近10年繼矢量控制技術(shù)之后發(fā)展起來的又一種高性能的新型交流變頻調(diào)速技術(shù)。
迄今為止，矢量控制技術(shù)已經(jīng)獲得了長足的發(fā)展，它是以轉(zhuǎn)子磁場定向，采用矢量變換的方法，實(shí)現(xiàn)為交流電動(dòng)機(jī)的轄速和磁鏈控制的完全解耦。實(shí)際上，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，系統(tǒng)特性受電機(jī)參數(shù)的影響較大，而且矢量變換比較復(fù)雜，存在著理論與實(shí)踐的矛盾。
1985年，德國首次提出直接轉(zhuǎn)矩控制的理論，它直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，采用定子磁場定向，無需解耦電流，而是直接控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，著眼于轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)，以獲得高效的控制性能。這種控制技術(shù)與矢量控制技術(shù)相比，對電機(jī)參數(shù)不敏感，不受轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響，簡單易行，在很大程度上克服了矢量控制技術(shù)的缺點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。
2 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)概述
直接轉(zhuǎn)矩控制理論自誕生以來就受到普遍關(guān)注，在理論探討和實(shí)驗(yàn)研究上都已做了大量工作。下面是直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)中的幾個(gè)主要方面。
2.1磁鏈模型
根據(jù)轉(zhuǎn)速范圍，磁鏈模型分為三種。
2.1.1 u-i模型
2.1.2 i-n模型
2.1.3 u-n模型
在全速范圍內(nèi)，u-n模型都是適用的，它綜合了前兩種模型的優(yōu)點(diǎn)，由于使用了電流pi調(diào)節(jié)器，精度大大提高，但實(shí)現(xiàn)起來復(fù)雜，目前用的較少。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，可由u-i模型切換至i -n模型，但又存在平滑切換的問題，文獻(xiàn)1成功地綜合應(yīng)用了兩種模型，保證了磁鏈的計(jì)算精度以及電機(jī)在高速和零速區(qū)的精確運(yùn)行，取得了較好的效果。
2.2磁鏈控制
磁鏈控制方式分為兩種，即開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般只采用了磁鏈的模型，低速時(shí)磁通發(fā)生畸變，系統(tǒng)性能變差。因此，應(yīng)采用閉環(huán)控制來保證磁鏈的控制效果。
2.3磁鏈軌跡
磁鏈軌跡有兩種，即德國的六邊形方案和日本的圓形方案。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在三相對稱正弦交流電供電時(shí)，電機(jī)的氣隙磁勢為圓形，這樣電機(jī)損耗、轉(zhuǎn)矩脈沖和噪聲最小，在中小功率的場合多采用圓形方案。六邊形方案可降低功率器件的開關(guān)頻率，多用于大功率場合（開關(guān)頻率和開關(guān)損耗均受限制）。
3 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)研究熱點(diǎn)
直接轉(zhuǎn)矩控制理論和技術(shù)固然有其許多優(yōu)點(diǎn)，但作為一種誕生不久的新理論、新技術(shù)，自然又有其不完善、不成熟之處，有些問題甚至成為它發(fā)展難以逾越的障 |
