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采用DTC直接轉(zhuǎn)矩控制的交流調(diào)速系統(tǒng)可以獲得比矢量控制要快的多的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。DTC為什么具有比矢量控制快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)呢?眾所周知,DTC控制系統(tǒng)由電機(jī)的電壓和電流計(jì)算出定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩,采用砰-砰控制來實(shí)現(xiàn)變頻器的PWM控制,DTC控制系統(tǒng)沒有電流控制環(huán)路,因此,DTC控制系統(tǒng)的著眼點(diǎn)是電壓,而不是電流。而矢量控制的原理是基于交流電機(jī)的電流控制,把交流電流按磁場(chǎng)坐標(biāo)軸分解為轉(zhuǎn)矩分量和磁場(chǎng)分量,分別加以控制,故矢量控制的著眼點(diǎn)是電流控制。對(duì)于交流電機(jī)來講,要想獲得快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng),在磁鏈不變的條件下,就要求電流的快速變化,而電流的變化是由電壓的快速變化引起的。矢量控制系統(tǒng)的輸出電壓是由電流調(diào)節(jié)器的輸出產(chǎn)生的,這就存在電流調(diào)節(jié)的時(shí)間滯后。當(dāng)然,現(xiàn)代的矢量控制系統(tǒng)輸出電壓可以是由電機(jī)模型計(jì)算的前饋電壓控制和電流調(diào)節(jié)共同產(chǎn)生,前饋電壓控制可以獲得較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng),但這個(gè)電壓輸出是由模型精確計(jì)算的,沒有任何過沖現(xiàn)象,且電流是始終受控的。而DTC由于沒有電流控制環(huán)路,砰-砰控制產(chǎn)生的輸出電壓,沒有任何電流限制,電壓可以出現(xiàn)過沖現(xiàn)象,故電機(jī)可以獲得較大的du/dt,較大的加速電流,因而產(chǎn)生較快的電流響應(yīng)及轉(zhuǎn)矩響應(yīng)就不言而喻了。德國(guó)魯爾大學(xué)教授前些年來華講學(xué),曾明確指出,正是DTC的這種電壓控制特性使其轉(zhuǎn)矩響應(yīng)比VC快3~4倍。但DTC這種快速的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)是有條件的,如果在額定電壓條件下,特別是弱磁運(yùn)行區(qū),電壓將沒有過沖的余度空間。此外,大型的交流傳動(dòng)必須對(duì)電機(jī)電流加以限制,這樣DTC的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)就不會(huì)達(dá)到1~2ms那么高的指標(biāo)水平。DTC的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)還取決于PWM的開關(guān)頻率,即砰-砰控制的頻率。對(duì)于采用GTO或IGCT元件的大型PWM變頻器來講,高的開關(guān)頻率將導(dǎo)致變頻器的損耗加大,效率降低,故變頻器的脈寬調(diào)制開關(guān)頻率不能太高。砰-砰控制頻率的降低會(huì)影響DTC的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)指標(biāo)。直接轉(zhuǎn)矩控制與V/F控制、矢量控制一樣,都是提升轉(zhuǎn)矩的對(duì)策之一,相比與其它兩種控制方式,直接轉(zhuǎn)矩控制有以下自身特點(diǎn):a) 、直接轉(zhuǎn)矩控制屬于脈沖調(diào)速方式。b) 、脈沖的形成由實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)矩與基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩比較而得。c) 、以保持磁通恒定作為輔助控制。d) 、優(yōu)點(diǎn)(1) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力強(qiáng);(2) 只需一個(gè)參數(shù)(定子繞組電阻),初次通電就能測(cè)定。e) 、缺點(diǎn)(1) 轉(zhuǎn)矩有脈動(dòng),低頻時(shí)較顯著。(2) 脈沖頻率較低,噪音較大。實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)在好像只有ABBACS800系列變頻器,沒用過ABB的這玩意,有用過的兄弟來說說!在我的記憶中貌似現(xiàn)在只有ABB公司的ASC系列的變頻器是采用直接轉(zhuǎn)矩控制吧,也不知道樓主要談?wù)撋蹲樱呛?。不過通過查詢相關(guān)的資料得到直接轉(zhuǎn)矩控制有以下幾個(gè)主要特點(diǎn):(1)直接轉(zhuǎn)矩控制直接定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型、控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)作比較、等效、轉(zhuǎn)化:既不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制,也不需要為解禍而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。它省掉了矢量旋轉(zhuǎn)變換等復(fù)雜的變換與計(jì)算。因此,它所需要的信號(hào)處理工作特別簡(jiǎn)單,所用的控制信號(hào)使觀察者對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)的物理過程能夠作出直接和明確的判斷。

直接轉(zhuǎn)矩控制磁場(chǎng)定向所用的是定子磁鏈,只要知道定子電阻就可以把它觀測(cè)出來。而矢量控制磁場(chǎng)定向所用的是轉(zhuǎn)子磁鏈,觀測(cè)轉(zhuǎn)子磁鏈需要知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻和電感。因此直接轉(zhuǎn)矩控制大大地減少了矢量控制技術(shù)中控制性能易受參數(shù)變化影響的問題。直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量的概念來分析三相交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和控制其各物理量,使問題變得特別簡(jiǎn)單明了。直接轉(zhuǎn)矩控制強(qiáng)調(diào)的是轉(zhuǎn)矩的直接控制與效果。它包含有兩層意思:①直接控制轉(zhuǎn)矩;②對(duì)轉(zhuǎn)矩的直接控制。1)直接控制轉(zhuǎn)矩與著名的矢量控制的方法不同,它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩,而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量,直接控制轉(zhuǎn)矩。因此它并非極力獲得理想的正弦波波形,也不專門強(qiáng)調(diào)磁鏈的圓形軌跡。相反,從控制轉(zhuǎn)矩的角度出發(fā),它強(qiáng)調(diào)的是轉(zhuǎn)矩的直接控制效果,因而它采用離散的電壓狀態(tài)和六邊形磁鏈軌跡或近似圓形磁鏈軌跡的概念。2)對(duì)轉(zhuǎn)矩的直接控制在接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)矩,實(shí)行直接控制。其控制方式是,通過轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器把轉(zhuǎn)矩檢測(cè)值與轉(zhuǎn)矩給定值作帶滯環(huán)的比較,把轉(zhuǎn)矩波動(dòng)限制在一定的容差范圍內(nèi),容差的大小,由頻率調(diào)節(jié)器來控制.因此它的控制效果不取決于電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是否能夠簡(jiǎn)化,而是取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)際狀況。它的控制既直接又簡(jiǎn)化。對(duì)轉(zhuǎn)矩的這種直接控制方式也稱之為“直接自控制”。這種“直接自控制”的思想不僅用于轉(zhuǎn)矩控制,也用于磁鏈量的控制和磁鏈自控制。但以轉(zhuǎn)矩為中心來進(jìn)行綜合控制。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)定義直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速技術(shù),德語(yǔ)稱之為DSR(DirekteSelbstregelung),英語(yǔ)稱之為DSC(DirectSelf-control),是近10年來繼矢量控制變頻調(diào)速技術(shù)之后發(fā)展起來的一種新型的具有高性能的交流變頻調(diào)速技術(shù)。直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù),是利用空間矢量、定子磁場(chǎng)定向的分析方法,直接在定子坐標(biāo)系下分析異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型,計(jì)算與控制異步電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩,采用離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器(Band—Band控制),把轉(zhuǎn)矩檢測(cè)值與轉(zhuǎn)矩給定值作比較,使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)限制在一定的容差范圍內(nèi),容差的大小由頻率調(diào)節(jié)器來控制,并產(chǎn)生PWM脈寬調(diào)制信號(hào),直接對(duì)逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制,以獲得高動(dòng)態(tài)性能的轉(zhuǎn)矩輸出。它的控制效果不取決于異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是否能夠簡(jiǎn)化,而是取決于轉(zhuǎn)矩而是取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)際狀況,它不需要將交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)作比較、等效、轉(zhuǎn)化,即不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制,由于它省掉了矢量變換方式的坐標(biāo)變換與計(jì)算和為解耦而簡(jiǎn)化異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型,沒有通常的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器,所以它的控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制信號(hào)處理的物理概念明確、系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速且無超調(diào),是一種具有高靜、動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速控制方式。直接轉(zhuǎn)矩控制的目標(biāo)是:通過選擇適當(dāng)?shù)亩ㄗ与妷嚎臻g矢量,使定子磁鏈的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形,同時(shí)實(shí)現(xiàn)磁鏈模值和電磁轉(zhuǎn)矩的跟蹤控制,其基本原理如圖1所示。在圖1中,定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩分別采用閉環(huán)控制,屮s*、Tei*分別為定子磁鏈模值和電磁轉(zhuǎn)矩的給定信號(hào),、分別為定子磁鏈模值和電磁轉(zhuǎn)矩的估計(jì)值,作為反饋信號(hào)使用。根據(jù)誤差信號(hào),轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)矩增、減控制信號(hào)CT;磁鏈調(diào)節(jié)器輸出磁鏈增、減控制信號(hào)C屮。開關(guān)表根據(jù)C屮、CT以及估計(jì)器輸出的磁鏈扇區(qū)信號(hào),選擇正確的定子電壓空間矢量,輸出控制字SA,B,C給逆變器。

從圖中可以看出,和矢量控制相比直接轉(zhuǎn)矩控制具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快、對(duì)參數(shù)變化魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。直接轉(zhuǎn)矩控制的主要缺點(diǎn)是在低速時(shí)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大,其主要原因是:由于轉(zhuǎn)矩和磁鏈調(diào)節(jié)器采用滯環(huán)比較器,不可避免地造成了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng);在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間之后,電機(jī)的溫度升高,定子電阻的阻值發(fā)生變化,使定子磁鏈的估計(jì)精度降低,導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)較大的脈動(dòng);逆變器開關(guān)頻率的高低也會(huì)影響轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的大小,開關(guān)頻率越高轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)越小,反之開關(guān)頻率越低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)越大。直接轉(zhuǎn)矩控制的主要特點(diǎn)直接轉(zhuǎn)矩控制有以下幾個(gè)主要特點(diǎn):直接轉(zhuǎn)矩控制直接定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型、控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)作比較、等效、轉(zhuǎn)化:既不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制,也不需要為解禍而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。它省掉了矢量旋轉(zhuǎn)變換等復(fù)雜的變換與計(jì)算。因此,它所需要的信號(hào)處理工作特別簡(jiǎn)單,所用的控制信號(hào)使觀察者對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)的物理過程能夠作出直接和明確的判斷。直接轉(zhuǎn)矩控制磁場(chǎng)定向所用的是定子磁鏈,只要知道定子電阻就可以把它觀測(cè)出來。而矢量控制磁場(chǎng)定向所用的是轉(zhuǎn)子磁鏈,觀測(cè)轉(zhuǎn)子磁鏈需要知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻和電感。因此直接轉(zhuǎn)矩控制大大地減少了矢量控制技術(shù)中控制性能易受參數(shù)變化影響的問題。直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量的概念來分析三相交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和控制其各物理量,使問題變得特別簡(jiǎn)單明了。直接轉(zhuǎn)矩控制強(qiáng)調(diào)的是轉(zhuǎn)矩的直接控制與效果。它包含有兩層意思:直接控制轉(zhuǎn)矩;對(duì)轉(zhuǎn)矩的直接控制。直接控制轉(zhuǎn)矩與著名的矢量控制的方法不同,它不是通過控制電流、磁鏈等量來間接控制轉(zhuǎn)矩,而是把轉(zhuǎn)矩直接作為被控量,直接控制轉(zhuǎn)矩。因此它并非極力獲得理想的正弦波波形,也不專門強(qiáng)調(diào)磁鏈的圓形軌跡。相反,從控制轉(zhuǎn)矩的角度出發(fā),它強(qiáng)調(diào)的是轉(zhuǎn)矩的直接控制效果,因而它采用離散的電壓狀態(tài)和六邊形磁鏈軌跡或近似圓形磁鏈軌跡的概念。對(duì)轉(zhuǎn)矩的直接控制在接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)矩,實(shí)行直接控制。其控制方式是,通過轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)

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