异步电机的直接转矩控制.doc

《异步电机的直接转矩控制.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《异步电机的直接转矩控制.doc（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、通过磁通减弱速度的操作来研究对异步电机直接转矩控制概要-对于异步电机直接转矩控制，弱磁运行时需要当电机的运动速度超过额定速度。确定弱磁运行点的关键是速度的控制。在本文中，定子磁链的定义是通过最大平均同步速度来直接控制算法以及计算公式。在此基础上，通过torque-slip定子磁场来定向控制模型的建立。弱磁运行区域可通过2个必要条件，最大平均同步转速和扭矩必须分别超过额定转速和阻尼力矩（阻尼转矩和负载转矩时加载），并且弱磁运行点是根据定子铁芯确定的。功率和电流的公式，分别给出了弱磁通过运行点来检查安全领域的。实验结果证明了文中方法的正确性和有效性来确定弱磁的。关键词 直接转矩控制，弱磁，感应电机

2、。 一、简介直接转矩控制（直接转矩控制）已发展为一个新的技术的交流驱动器 1- 2。今天，直接转矩控制和风险投资（向量控制）已成为最常用的方法在交流传动控制领域 3- 7。与传统的磁场定向控制技术，直接转矩控制算法不需要坐标变换和脉宽调制调节器，从而使控制策略与结构变得简单。在直接转矩控制提出和发展后 8，该算法也被发扬光大在永磁同步电机9和13 - 17无刷直流电机控制领域。电机在弱磁区的运作所需的许多应用中， 18 提出了最大转矩电流控制比方案，并在 19永磁同步电机直接转矩控制，弱磁运行中进行分析。对于无刷直流电机弱磁的运行， 20和 21已经作出的假设磁场分别是班轮和正弦。 22用谐波

3、分析方法，它采用d - q模型分析了基波和谐波。在本文中，定子磁链最大平均同步速度被定义，然后给出的估算公式之间的关系和对定子磁链给定最大平均同步转速和定子磁链振幅的分析，因此第一个必要条件异步电机磁通减弱的速度也就是定子磁链在弱磁点最大平均同步速度必须大于电机运行速度。然后torque-slip异步电机模型推导出最大平均同步速度，其中第二个必要条件，异步电动机的磁通减弱操作速度被获得，最大平均同步速度在弱磁点的扭矩必须大于阻尼力矩（当加载时的阻尼转矩和负载转矩）对于被两个必要条件和最佳的弱磁运行点获得的弱磁区的定子铁芯做出的利用分析 。在权力的限制和目前的操作点进行检查。电机弱磁运行点所确定

4、的算法，本文提出说明了实验结果。二、 最大平均同步速度 在异步电动机直接转矩控制算法中，定子磁链最大平均同步速度的定义是：当定子磁链继续循环转动时（这儿是非零向量和反向向量），这个平均速度就是定子磁链最大平均同步速度。 如图1所示的是定子磁链最大平均同步速度计算图表。在那里，D是滞后的带宽，它已被假定为。点A是在固定轴和以下方程获得的： 这儿是非零向量，并且定子磁链的运动周期是： 图1。最大平均计算定子磁链同步速度计算图表 然而它已被假定，根据几何关系，给出了下列表达式： 因此，定子磁链的最大平均同步速度大约可以计算如下： 当电机需要运行在，定子磁链已经减少，这时获得。因此，异步电机弱磁运行速

5、度的第一个必要条件是在定子磁链已经减少后，最大平均同步速度要高于电机的运行速度，这时：三、感应电机转矩模型 IM的稳态模型在同步旋转坐标d-q可以被表示成矩阵形式如下： 把带进去，力矩表示为： 当保持一定，图表中和的变化如图2所示。在图2中，点A对应的最大理论扭矩，可以写为： 然后忽略定子和转子漏电感，假设，所以在电机正常运作时，已假定。 在图2中重线显示的是作业区的感应电机。当电机运行在一定的速度，这是不可能有无负载或有不同的负载量，从而使电机的电磁转矩不同。在直接转矩控制中，图2中C点是操作点，当电动机在一定的速度（空载）。当需要运行在恒定速度（加载），当定子磁链在运动周期时，减少一些零向

6、量可以提高定子磁链的平均同步速度，从而提高滑移和电磁转矩，并且使操作点从C点移动到D点 。此外，如果负载增加，一些零向量必须相应降低，然后操作点D继续向上走直到达到极限点B。在这一点上，没有任何零向量和运行在最大平均同步速度的定子磁链，因此扭矩点B被定义为平均最大同步速度转矩。 在直接转矩控制感应电机系统中，定子磁链的振幅是恒定的，所以当电机工作在一定的速度，电机转矩变化会随着定子磁链平均同步速度的变化而变化。 图2。torque-slip模型图 图3。最大平均速度同步定子磁链和转矩的关系图 在一个中断周期，推进向量是用来增加瞬时滑动，从而增加电磁转矩。然而零向量的引进是为了立即改变负滑。从而

7、电磁转矩会迅速下降。总的来说，在一个定子磁链运动周期，采用零向量实际上是调整的定子磁链平均速度，因此电机电磁转矩的变化，即实现速度控制操作。 电机机械运动方程（空载）是由: 对于稳定运行的速度，这就要求当电机转速，电机的最大平均同步速度转矩必须满足，如图3。图3显示当定子磁链的变化时电机最大平均同步转速（速度），其中的关键操作点是A和B. 因此，异步电机弱磁运行速度的第二必要条件已经获得，这是：在弱磁运行，该电机最大平均同步转度要高于，即： 如果电机加载，（20）变成为：四、示例A.最大平均同步速度的计算 放参数表TABLE I进入（1）到（9）可以获得： 这额定电压通量和非零向量种方法的情况

8、下，定子磁链的最大平均同步速度4917转作为一个运动周期。所以如果电机需要运行在5000转速，磁链弱化是必要的。图4显示的是最大平均同步速度和定子磁链的关系图。 如图4所示，如果电机要运行在5000转，定子磁链的幅值要小于0.0541wb。 图4。最大平均同步速度和定子磁链关系图 图5。最大平均同步速度转矩和定子磁链关系图B .扭矩的计算 根据第二种情况，提出了 电机运行在5000转时，最大平均同步速度的转矩和定子磁链的关系图如图5所示。图5表明，最大平均同步速度的转矩高于阻尼转矩，磁场的取值范围必须是，根据图4的结果，弱磁区的范围被确定为。C.不同操作点在弱磁区的分析 选择不同的会导致不同的

9、定子磁链的最大平均同步转速扭矩。在定子磁链的一个运动周期内，为了工作在5000转，不同数量的零向量是用来改变定子磁链同步转速，从而改变滑动和进一步控制扭矩。考虑到定子铁芯的使用，0.049wb是最接近额定磁通，因此弱磁运行点选择为D.检查电机功率和电流 (1)检查功率 上述方程清楚地表明，当弱磁点的功率小于额定功率，电机有一个正常运作 (2)检查电流五、实验 实验进行了一个异步电机采用来自德克萨斯仪器中的TMS 320 F 2812数字信号处理器（数字信号处理器）。电机参数在TABLE I中。 图6显示当定子磁链减少到0.048wb时的速度响应，这里的速度要求5000转。如图6所示，在弱磁运行

10、时，电机可以稳定运行在5000转。当定子磁链的变化在15秒内从0.048wb到0.052wb，电机的速度响应如图7所示。图7清楚地显示当定子磁链逐步变化到0.052wb，这时超越的弱磁区，所以速度下降到4810转。 图8所示当定子磁链步的变化在15s内从0.048wb到0.050wb时的速度响应。 图6。在弱磁运行点速度响应的实验结果 图7。在磁通变化时的速度响应的实验结果 图8。在通量变化时速度和向量各自的响应的实验结果 如图8所示，当定子磁链逐步改变到0.050wb时，这时超出了弱磁区，因此速度下降到4915转。 于此同时，图8上面显示的向量信号已经被采用到电机中的每歌中断周期内，这儿高脉

11、冲代表推进向量和低脉冲代表零向量。当时，这时的速度还没有达到的要求的速度，这里转矩滞环控制器的输出是“零”，这时扭矩的需要增加，因此推进向量在这段时间里被使用，因此电机工作在最大平均同步速度并且产生的最大平均同步速度转矩来迅速提高速度。然而当，电机转速达5000转时如图5所示，这里最大同步转矩高于阻尼力矩，因此零向量是常用来减小平均电磁转矩，操作点移动从C到D如图5所示，这表明带有理论分析的仿真结果的一致性。此外，当t5秒，有非零向量，但由于在弱磁区外，即使电机工作在最大平均同步速度的状态下，速度仍然下降到4910转。在本文中实验结果与模拟结果的一致性验证了理论分析的可靠性，也验证了文中提出了

12、确定弱磁运行点的两个必要条件的可行性和正确性。六、 结论 （1）在感应电机的直接转矩控制算法中，当电机运行在恒转矩区域下面的额定速度，定子磁链的振幅是额定值；但当电动机运行在高于额定速度的恒定功率区域内时，这时必须需要弱磁运行。 （2）通过最大平均同步速度要高于电机运行速度和电机最大平均同步速度扭矩要高于阻尼转矩这两2个必要条件，可以确定磁链弱化了调速范围。为了定子铁芯充分利用，它应该选择接近在弱磁区的操作点额定值的通量值，。然后利用功率和电流限制检查弱磁操作点的表达式来保证这个店的安全性。 （3）从扭矩控制的角度来看，零向量的采用是为了改变这个平均滑动，并因此通过改变转矩来控制速度。如果电机

13、工作在最大平均同步速度需要有非零向量这个限制条件。 （4）带有仿真的理论推导和实验结果的一致性验证本文算法可以初步用于确定通量削弱了操作点的速度在直接转矩控制的异步电动机中。工具书类1李亚元，唐浦华，宋常林。一个新的直接转矩控制通量估算理论J 。中国电机工程学报，2000 , 20（5）：22 - 24。2卢伟杰，刘鲁源。异步电机直接转矩控制系统的定子电阻辨识中用到的小波网络 J。中国电机工程学报，2004，24（4）：116-119。3 asadei D, Profumo F, Tani A，直接转矩控制：2可行方案的异步电动机转矩控制 J。电力电子杂志，2002，17（5）：779-787

14、。4Hoang L H.磁场定向向量控制和异步电动机直接转矩控制的比较C。 Phoenix, AZ, USA: Conf Rec IEEE 34th IAS Annu Meeting, 1999.5陈伯时。向量控制和直接转矩控制系统的理论基础和应用特征J。电力电子，2004 , 2（1）：5 - 9。6Peter V.无速度传感器向量控制和直接转矩控制M。牛津科学刊物，1998。7乾坤，谢寿生，高美艳，等。改进对直接转矩感应电动机控制方法的应用 J。中国电机工程学报，2004 , 24（7）：210-214。8 Depenbrock M.异步电机变频调速的直接转矩控制（热） J杂志。电力电子，

15、1988,3（4）：420-429。9 Swierczynski D, Kazmierkowski M P.永磁同步电动机（永磁）的直接转矩控制使用空间调制（dtc-svm）-模拟和实验结果 C。塞维利亚，西班牙：iecon，2002。10 Haque M F, Zhong L , Rahaman M F。偏移误差的影响及对永磁同步电机的直接转矩控制的补偿 C。马萨诸塞州，美国：iemdc，200111 Haque M F, Zhong L , Rahaman M F，直接转矩控制的永磁同步电机的无传感器转子初始位置的估计方法J。杂志。电力电子技术，2003，182（3）：1376-13831

16、2Jung-Woo Park，Dae-Hyun Koo 等人。内部永磁同步电机对于电动车辆的控制特性的改进J。杂志。工业应用，2001，37（6）：1754-1760。13Gosden D，Chalmers B J 。磁场削弱组合式转子同步电机的性能C。emd97，1997。14 Nicola Binachi, Sileverio Bolognani。对fiux-weakening应用的同步电机驱动的参数和伏安评级J。杂志。电力电子技术，1997 , 12（5）：49 - 53。15Pragasen Pillay, Ramu Krishnan。永磁电机驱动的建模与仿真分析，第二部分：无刷直流电

17、机驱动 J杂志。工业应用，1989,25（2）：274-279。16Meshkat S。一种新的基于微处理器的最佳电流向量控制无刷伺服电动机放大器 C。in Proc.13th IMCSD Ann.Symp.,1984.17Tai J.最佳换向无刷电机C 。in Proc. IMCSD 11th Ann.Mtg.,1982.18Zhong L，Eahman M F等。在永磁同步电机中对直接转矩控制的分析J。杂志。电力电子技术，1997，12（3）：528-535。19Dou Ru-zhen, Wen Xu-hui。分析领域的弱磁运行的永磁同步电机直接转矩控制J。中国电机工程学报，2005 , 25（12）：117-12120Jahns T M.在有矩形激励电流的永磁同步电机驱动中产生的扭矩J。杂志。工业应用，1984，（4）：803-813ia-20。21 Corzine K A,Hegner H J。一个整流无刷直流驱动器的分析 M。杂志。能量转换，1995 , 10（3）：438-445。22 Miti G K, Renfrew A C, Chalmers B J，无刷直流电动机瞬时功率理论M 。学报。电力电子应用。（3）：265-272。