直接转矩控制方法研究

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电动机是将电能转化成机械能的主要装置,其调速性能影响着产品质量、生产效率以及电能的利用率,所以,对电机运行速度的控制是十分必要的。直接转矩控制具有结构简单,涉及的电机参数少,动、静态性能优良等特点。但是目前直接转矩控制理论尚未发展成熟,实际运行中,转矩脉动大,开关频率不固定,低速时转矩速度跟随误差大等问题仍没得到很好的解决,所以,对直接转矩的进一步研究具有现实意义。直接转矩控制技术采用空间矢量分析方法,在两相定子坐标系下计算、控制交流电机的转矩和磁链,根据定子磁场定向,直接跟踪定子转矩和磁链,借助于两点式调节器,通过滞环控制,选择电压矢量对逆变器的开关状态进行控制,以获得转矩的动态性能。但是,直接转矩采用滞环控制,导致转矩和磁链脉动大。同时,其依赖电机的线性模型,速度控制器采用固定数值的PI控制器输出转矩,在突加负载或速度突变时,转矩和转速的跟踪效果不理想。针对传统直接转矩控制转矩、磁链脉动大的问题,在传统直接转矩控制的基础上,引入空间矢量调制技术,将SVM与直接转矩控制相结合。用PI控制器取代滞环控制器,以SVM模块代替开关表,在每个采样周期中求得一个能够恰好补偿当前定子磁链误差与转矩误差的参考电压矢量,由两个相邻的基本工作电压矢量及零电压矢量合成,从而达到减小磁链转矩脉动的目的。针对突加负载或速度突变时,转速、转矩跟踪性能较差的问题,引入模糊PI控制,将传统的转速调节器中的PI控制改进为模糊PI控制,使其在全速范围内,合理选择不同的PI参数,调节系统的性能。建立了转矩、转速、磁链闭环控制系统仿真模型,对DTC、SVM、FUZZY-SVM闭环控制进行比较。实验结果表明: SVM-DTC能减小传统DTC系统的转矩、磁链以及电流脉动,改进传统DTC系统性能。验证了相对SVM控制而言,模糊SVM控制在全速范围内响应速度更快,超调量更低,说明设计是合理的。
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