异步电动机直接转矩控制原理与展望
8页1、异步电动机直接转矩控制原理与展望 一、引言电动机调速是各行各业中电动机应用系统的必需环节。直流电动机因其磁链与转矩电流各自独立,不存在耦合关系,能够获得很好的调速范围和调速精度,静、动态特性均比较好而获得广泛应用。交流(异步)电动机结构简单却因其磁链与电流强耦合,而且是多变量非线性系统,调速难度大,长期以来在调速系统的应用受到限制。直到近三十年来,一系列新型的传动调速技术的出现才开始了交流传动的新篇章。1交流传动的发展简述首先是变压变频调速系统(VVVF),后来出现了矢量控制(FOC)和直接转矩控制(DTC)调速系统。由于VVVF系统只是维持电动机内的磁链恒定,并没有解决磁链和电流强耦合的问题,其调速范围窄,调速性能也不佳。矢量控制是以转子磁场定向,采用矢量变换的方法,通过两次旋转坐标变换,实现异步电动机的转速和磁链控制的完全解耦。但实际上由于转子磁链很难准确观测,系统特性受电机参数的影响较大,且计算也比较复杂。1985年,德国的M.Depenbrock和日本的I.Takahashi先后提出直接转矩控制理论。直接转矩控制在定子坐标系下,避开旋转坐标变换,直接控制转子磁链,采用转矩和磁链
2、的bang-bang控制,不受转子参数随转速变化而变化的影响,简化了控制结构,动态响应快,对参数鲁棒性好,因而得到广泛的深入研究和应用。2矢量控制(FOC)和直接转矩控制(DTC)的简略对比(1)控制原理:FOC是在转子磁通坐标系中,通过分别控制q轴和d轴定子电流分量,实现转速和磁链的解耦控制。其实质是通过坐标变换重建的电动机数学模型等效为直流电动机,从而象直流电动机那样进行快速的转矩和磁通控制。DTC是在定子坐标系下通过检测电动机定子电压和电流,采用空间矢量理论计算电动机的转矩和磁链,并根据与给定值比较所得差值,实现转矩和磁链的直接控制。(2)控制性能:FOC的调速范围较宽(1:20200),调速精度较高,低速特性连续,响应速度较快,但受参数变化影响较大,且计算复杂,控制相对繁琐。DTC的调速范围较窄(1:15100),调速精度也较高,响应速度快,低速特性有脉动现象,但其不仅计算简便,而且控制思想新颖,控制结构简单,控制手段直接,信号处理的物理概念明确,动静态性能均佳,有广阔的应用前景。图1异步电动机的空间矢量等效电路直接转矩控制的基本思想是在准确观测定子磁链的空间位置和大小并保持其
3、幅值基本恒定以及准确计算负载转矩的条件下,通过控制电动机的瞬时输入电压来控制电机定子磁链的瞬时旋转速度,来改变它对转子的瞬时转差率,达到直接控制电机输出的目的。二、数学模型1异步电动机转矩的数学模型异步电动机的空间矢量等效图如图1所示该等效电路是在正交坐标系(-坐标系)上描述异步电动机的。其中:US(t)-定子电压空间矢量iS(t)-定子电流空间矢量ir(t)-转子电流空间矢量U(t)-定子磁链空间矢量r(t)-转子磁链空间矢量-电角速度则异步电动机在定子坐标系上各方程可表示如下:电压方程: (1)(2)磁链方程: (3)(4)转矩方程: (5)若用转子磁链代替定子电流,转矩方程将变成如下形式:(6)或 (7)是磁通角,即定子磁链与转子磁链之间的夹角。在实际运行中,保持定子磁链的幅值为额定值,以便充分利用电动机,而转子磁链的幅值由负载决定。如果要改变异步电动机的转矩,可通过改变磁通角来实现。2异步电动机磁链的数学模型目前磁链模型主要有三种,分别适用于不同转速下应用。(1)u-i模型在30%额定转速以上,采用u-i模型,其表达式为:(8)从此式可看出,在计算过程中唯一所需了解的电动机参数
《异步电动机直接转矩控制原理与展望》由会员m****a分享,可在线阅读,更多相关《异步电动机直接转矩控制原理与展望》请在金锄头文库上搜索。
事业单位考试试题:2016年甘肃省天水市事业单位招聘考试专家预测试题1完整解析版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年福建省三明市事业单位考试模拟冲刺试题1word详解版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年烟台事业单位招聘考试(综合岗)专家预测题4(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年江苏省泰州市事业单位考试模拟冲刺试题1word详解版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年滨海县事业单位考试专家押题密卷试题详细解析版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年永定县事业单位考试专家押题密卷试题详细解析版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年河南省濮阳市事业单位招聘押题密卷试题1(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年河北省承德市事业单位考试模拟冲刺试题1word详解版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年武汉市事业单位考试押题密卷试题(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年沈河区事业单位考试模拟冲刺试卷专家详解版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年榆树市事业单位考试专家押题密卷试题详细解析版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年德安县事业单位考试冲刺题库详细解析版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年杞县事业单位考试冲刺题库详细解析版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年延寿县事业单位考试模拟冲刺试卷专家详解版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年普安县事业单位考试强化练习试题专家解析版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年呼和浩特市事业单位考试模拟冲刺试卷(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年新安县事业单位考试冲刺题库详细解析版(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年福泉市事业单位考试专家押题密卷试题(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年山东省临沂市兰山区事业单位考试强化练习试题(1)附答案详解(附答案解析)
事业单位考试试题:2016年叙永县事业单位考试专家押题密卷试题详细解析版(附答案解析)
2022-08-13 5页
2023-04-15 17页
2022-12-03 15页
2022-10-24 3页
2023-02-02 17页
2023-09-13 4页
2022-10-15 3页
2023-12-28 43页
2023-09-24 8页
2023-10-22 3页