第七章

矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制

7.1矢量控制7.1.1直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制原理

7.1.2矢量控制基本原理

異步電動(dòng)機(jī)矢量控制就是要把異步電動(dòng)機(jī)等效為上述直流電動(dòng)機(jī)的模型，將交流量變成直流量，只要測出定子側(cè)電壓、電流，就能對磁通和電流進(jìn)行獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)控制量的解耦，達(dá)到控制容易的目的。

通過上述分析我們就可以把三相交流異步電動(dòng)機(jī)模型等效為旋轉(zhuǎn)的直流電動(dòng)機(jī)模型了。上述過程存在一個(gè)從三相靜止ABC坐標(biāo)系到二相靜止αβ坐標(biāo)系再到二相旋轉(zhuǎn)MT坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換過程。

所謂的矢量，是指空間矢量，異步電動(dòng)機(jī)中的空間矢量只有磁通Φ或磁動(dòng)勢F，電壓u、電流i、磁鏈Ψ是時(shí)間變量，但為了數(shù)學(xué)處理的需要也把電壓u、電流i、磁鏈Ψ定義為空間矢量，比如磁動(dòng)勢F是由電流i產(chǎn)生的，把電流i也定義為空間矢量。7.1.3坐標(biāo)變換1.定子繞組三相—二相坐標(biāo)變換

2.二相靜止—二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換

3.直角坐標(biāo)-極坐標(biāo)變換(K/P)7.1.4矢量控制系統(tǒng)的基本思想

把異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)過坐標(biāo)變換等效成直流電動(dòng)機(jī)模型后，既可以模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制策略，得到直流電動(dòng)機(jī)的控制量，再經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)逆變換，就能夠控制異步電動(dòng)機(jī)了。換句話說，通過矢量控制，對交流異步電動(dòng)機(jī)的控制就可以按照直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速控制規(guī)律來實(shí)現(xiàn)，這就是矢量控制系統(tǒng)的基本思想。

由于進(jìn)行坐標(biāo)變換的是電流（代表磁動(dòng)勢）這個(gè)空間矢量，所以通過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)稱為矢量控制系統(tǒng)。矢量控制系統(tǒng)的基本思想可用圖7-5來表示。7.1.5按轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制方程

7.1.6轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器

7.1.7SVPWM異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)如圖7-7所示，是按照上述矢量控制原理及其方程構(gòu)建的SVPWM異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)。7.2直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)7.2.1直接轉(zhuǎn)矩控制基本思想

2.空間電壓矢量對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的作用

直接轉(zhuǎn)矩控制是將逆變器的控制模式和電機(jī)運(yùn)行性能作為一個(gè)整體來控制。它具有兩層含義：一是保持定子磁鏈基本恒定；二是對電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制。通過對逆變器的開關(guān)控制，既能實(shí)現(xiàn)磁鏈的幅值控制，又能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制，兩者均通過閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)電機(jī)采用三相逆變器供電時(shí)，用三相逆變器不同開關(guān)模式作適當(dāng)切換產(chǎn)生的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼砀櫥鶞?zhǔn)磁鏈圓，通過直接控制逆變器PWM電壓來形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而使輸出電壓波形形成脈沖調(diào)制波，因此又稱為磁鏈跟蹤控制技術(shù)。7.2.2DTC系統(tǒng)的磁鏈控制

7.2.3DTC系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制

7.2.4定子磁鏈計(jì)算與電磁轉(zhuǎn)矩計(jì)算

7.2.5扇區(qū)計(jì)算及開關(guān)選擇表的確定

由磁鏈調(diào)節(jié)器輸出的磁鏈開關(guān)信號(hào)、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)