电力拖动自动控制系统第2版教学课件作者李华德8课件幻灯片
52页1、交流电机调速,异步电动机直接转矩控制变压变频调速系统,第八章,2019年6月8日9时35分,内容概要,异步电机直接转矩控制原理; 异步电机DSC直接转矩控制系统; 异步电机DTC直接转矩控制系统。,本章讲述:,2019年6月8日9时35分,直接转矩控制的主要特点: (1)直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电机的数学模型、控制电机的磁链和转矩。 (2)直接转矩控制所用的是定子磁链,只要知道定子电压及电阻就可以把它观测出来。,8.1 概述,2019年6月8日9时35分,(3)直接转矩控制采用空间矢量的概念来分析三相交流电机的数学模型和控制其各个物理量,使问题变得简单明了。 (4)直接转矩控制对转矩实行直接控制。,2019年6月8日9时35分,综上,直接转矩控制是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,借助于“砰-砰”式调节器产生PWM信号,直接对逆变器的开关状态进行最佳控制,以获得转矩的高动态性能。,2019年6月8日9时35分,8.2.1通过异步电动机定子数学模型来了解直接转矩控制的基本思想,8.2异步电动机直接转矩控制原理,1.异步电动机定子轴系的数学模型,(
2、8-1),2019年6月8日9时35分,式中,异步电动机的动态特性可由下述方程描述:,(8-2),(8-3),2019年6月8日9时35分,将实部和虚部分离可得,(8-4),依据式(8-4)定子磁链可确定为,(8-5),2019年6月8日9时35分,忽略定子电阻压降Rsi,有,(8-6),转矩方程为,(8-7),2019年6月8日9时35分,以上式中,黑体字(u、i; 、 )表示矢量; 、 分别表示定、转子磁链矢量的幅值; 称为转矩角,是矢量 、 之间的夹角。如图8-1所示。,图8-1 异步电动机的磁链空间矢量,2019年6月8日9时35分,若 =const、 =const,由式(8-7)可以看出 对转矩的调节和控制作用是明显的。,2.由定子轴系的数学模型分析直接转矩控制的基本思想,只要通过控制保持的 幅值不变,就可以通过调节 来改变和控制电磁转矩,这是直接转矩控制的实质。,2019年6月8日9时35分,8.2.2 异步电动机定子磁链和电磁转矩控制原理 本小节具体阐述如何利用逆变器输出的离散电压直接控制定子磁链幅值和幅角,从而实现异步电动机直接转矩控制。,2019年6月8日9时35分,
3、1.逆变器的开关状态和逆变器输出的电压状态 两电平电压型逆变器(见图8-2)由三组、6个开关( 、 、 、 、 、 )组成。,图8-2 电压源型理想逆变器,2019年6月8日9时35分,由于成对的开关一个接通,另一个断开,所以三组开关有 种可能的开关组合。则8种可能的开关组合状态见表8-1。,2019年6月8日9时35分,2019年6月8日9时35分,8种可能的开关状态可以分成两类: 一类是6种所谓的工作状态,即表8-1中的“1”“6”,它们的特点是三相负载并不都接到相同的电位上去; 另一类开关状态是零开关状态,如表8-1中的状态“0”和状态“7”,它们的特点是三相负载都被接到相同的电位上去。,2019年6月8日9时35分,当三相负载都与“+”极接通时,得到的状态是“111”,三相都有相同的正电位,所得到的负载电压为零。当三相负载都与“”极接通时,得到的状态是“000”,负载电压也是零。,2019年6月8日9时35分,表8-1中的开关顺序与编号只是一种数学上的排列顺序,实际工作的开关顺序列于表8-2中,这样的编排正符合直接转矩控制的工作情况。,2019年6月8日9时35分,下面分析逆变
4、器的电压状态:,对应于逆变器的8种开关状态,对外部负载来说,逆变器输出7种不同的电压状态。这7种不同的电压状态也分成两类:一类是6种工作电压状态,它对应于开关状态“l”“6”,分别称为逆变器的电压状态“l”“6”;另一类是零电压状态,它对应于零开关状态“7”和“8”(见表8-2),由于对外部来说,输出的电压都为零,因此统称为逆变器的零电压状态“7”。,2019年6月8日9时35分,如果用符号 表示逆变器输出电压状态的空间矢量,那么逆变器的开关状态可以用下式来表示。,2019年6月8日9时35分,逆变器的电压状态的表示与开关的对照关系如表8-3所示。,2019年6月8日9时35分,电压型逆变器在不输出零状态电压的情况下,根据逆变器的基本理论,其输出的6种工作电压状态的电压波形如图8-3所示。,图8-3表示逆变器的相电压波形、幅值及开关 状态和电压状态的对应关系。,2019年6月8日9时35分,图8-3 无零状态输出时相电压波形及所对应的开关状态和电压状态,2019年6月8日9时35分,以上分析了逆变器的电压状态及其相电压波形。如果把逆变器的输出电压用电压空间矢量来表示,则逆变器的各种电压
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