异步电动机的直接转矩控制系统吴学智PPT学习教案.pptx

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异步电动机的直接转矩控制系统吴学智
直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型、控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机与直流电动机作比较、等效、转化，省掉了矢量旋转变换等复杂的变换与计算；
直接转矩控制磁场定向采用的是定子磁链控制，只要知道定子电阻就可以观测出来，而矢量控制磁场定向所用的是转子磁链，观测转子磁链需要知道电动机转子电阻和电感。因此大大减轻了控制性能受参数变化影响的问题；
直接转矩控制采用空间矢量的概念分析三相交流电动机的数学模型和控制其各物理量，使问题变得简单明了。
直接转矩控制系统的特点
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直接转矩控制强调的是转矩的直接控制与效果。
直接控制转矩：矢量控制是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩，而直接转矩控制是把转矩直接作为被控量；
对转矩的直接控制：通过两点式调节器把转矩检测值与转矩给定值作滞环比较，把转矩波动限制在一定的范围内。其控制效果不取决于电机的数学模型是否能够简化，而取决于转矩的实际状况。
直接转矩控制采用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算控制交流电机的转矩，采用定子磁场定向，借助了离散两点式调节(Bang-Bang控制)产生PWM信号，直接对逆变器开关状态进行最优控制，以获得转矩的高动态性能。
直接转矩控制系统的特点
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空间电压矢量
如果三相交流电压是正弦波，相电压为：
则复平面上的三相电压矢量可写为：
直接转矩控制系统的原理
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空间电压矢量
a、b、c分别表示电机定子三相绕组在空间分布的轴线，空间位置互差120度。
三相定子电压UAO、UBO、UCO分别加在三相绕组上，可以定义三个电压矢量UAO、UBO、UCO，方向在各轴轴线上，大小随时间按正弦规律变化，时间相差120度。
直接转矩控制系统的原理
a
c
b
U
A0
U
B0
U
C0
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空间电压矢量
三相正弦电压空间矢量的合成空间矢量Us是一个旋转空间矢量，幅值是每相电压值的3/2倍，以电源角频率1做恒速同步旋转。
同样，可以定义电流和磁链的空间矢量  和 。
直接转矩控制系统的原理
U
s
b
a
c
U
A0
U
B0
U
C0
1
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逆变器供电的空间电压矢量
三相电压型逆变器，有六个功率开关，有8种可能的开关组合。
规定a、b、c三相负载的某一相与直流母线正极接通时，该相开关状态为“ 1 ”态，反之，与负极接通时为“ 0 ”态，则八种开关模式得出的八种电压空间矢量
直接转矩控制系统的原理
a
b
r
)
100
(
1
U
r
)
110
(
2
U
r
)
010
(
3
U
r
)
011
(
4
U
r
)
001
(
5
U
)
101
(
6
U
r
)
000
(
0
U
r
)
111
(
7
U
r
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电磁转矩控制原理
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电磁转矩与定子磁链和转子磁链以及它们之间的夹角(磁通角) δsr有关。
实际运行中，一般保持定子磁链的幅值不变(为额定值)，以充分利用电动机的铁芯。
若要改变电动机转矩的大小，可以通过改变δsr，即改变定子磁链的旋转速度来实现。
如何改变定子磁链的旋转速度？
电磁转矩控制原理
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直接转矩控制的基本思想是利用电压矢量来控制定子磁链的旋转速度（平均旋转速度s），从而改变磁通角δsr的大小，达到控制转矩的目的。
定子磁链与定子电压的关系
通过改变定子电压矢量的大小、方向及所作用的时间就能对定子磁链矢量进行调节。
定子磁链的控制
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