異步電機按定子磁鏈定向的連續(xù)型矢量控制策略的研究與實現(xiàn)_圖文

1、上海大學博士學位論文異步電機按定子磁鏈定向的連續(xù)型矢量控制策略的研究與實現(xiàn)姓名:徐靜申請學位級別:博士專業(yè):控制理論與控制工程指導教師:陳伯時;阮毅20060601 上海大學博士學位論文第一章緒論由表l-2可以看出,三種非線性控制策略對系統(tǒng)參數(shù)的依賴性過強,并且控制器參數(shù)的選取也存在諸多限制,其通用性較差,較少得到工業(yè)應用。RFO系統(tǒng)和DTC 系統(tǒng)則是得到廣泛應用的高性能交流調速系統(tǒng)。RFO采用轉子磁鏈定向,實現(xiàn)了定子電流勵磁分量與轉矩分量的解耦,可以按線性理論分別設計轉速與磁鏈調節(jié)器;采用連續(xù)控制,可以獲得較寬的調速范圍;但是RFO系統(tǒng)易受電機轉子側參數(shù)的影響,魯棒性較差。DTC系統(tǒng)則采用轉

2、矩和磁鏈的砰一砰控制,系統(tǒng)結構得以簡化;控制定子磁鏈,不受轉子參數(shù)的影響;存在轉矩脈動,并且?guī)Хe分環(huán)節(jié)的磁鏈電壓模型在低速時誤差較大,系統(tǒng)性能受到限制。因此,RFO系統(tǒng)和DTC系統(tǒng)各有千秋,也存在各自的不足之處,具體體現(xiàn)在如下方面.1.轉矩響應速度與RFO控制系統(tǒng)相比,DTC具有更快的轉矩響應特性f55-561。這是由于磁鏈保持不變時,要獲得快速的轉矩響應,需要迅速調節(jié)電流,而電流是由電壓變化而引起的. DTC的著眼點是電壓控制,定子上的電壓由砰一砰控制器直接產(chǎn)生;而RFO的電壓輸出是由電流調節(jié)器產(chǎn)生,需要一定的調節(jié)時問。砰一砰控制器生成電壓輸出時,由于沒有任何電流限制,電機可以獲得更大的半,

3、因而具有更快的電流和轉矩響應速度。m就調節(jié)器本身而言,砰一砰控制屬于P控制,可以獲得比PI調節(jié)器更快的動態(tài)響應。DTC的轉矩響應速度是有條件的。在額定電壓下,尤其是在弱磁運行區(qū)域,電壓變化幅度受到限制。同時,大型交流傳動控制系統(tǒng)必須限制電機電流,在這樣的情況下,一DTC的轉矩響應速度會受到限制。J.oDTC的輸出電壓存在較大的竺,一般需要增加帶有電感器件的濾波器,濾波器dtA.在降低半的同時,也會降低轉矩響應速度。m轉矩響應速度還與PWM的開關頻率有關。功率器件的開關頻率增加時,損耗增加,效率降低。脈寬調制頻率降低時,兩種系統(tǒng)的轉矩響應速度都會降低。從生產(chǎn)機械安全運行的角度出發(fā),通常要求轉矩響

4、應時間大于lO毫秒,兩種系統(tǒng)都能夠達到這種要求。2.穩(wěn)態(tài)特性由于功率器件開關頻率不確定,DTC系統(tǒng)存在如下問題:(1不能象RFO系統(tǒng)那樣,在確定開關頻率下,采用指定諧波消除的PWM調制方法;(2電流諧波較大; (3相同的功率器件下,變頻器輸出容量相對較小。此外,DTC系統(tǒng)的調速范圍也較RFO系統(tǒng)小。總體上講,DTC的穩(wěn)態(tài)性能指標較RFO差,參考文獻【蛔中有關按轉子磁鏈定向的矢量控制與直接轉矩控制特性試驗的比較也證明了這一點。從控制系統(tǒng)魯棒性的角度考慮,DTC采用的電機參數(shù)只有定子電阻一頊。系統(tǒng)魯棒性強于RFO。但是僅僅根據(jù)定子電阻參數(shù)并不能求解異步電機的電壓方程,直接轉矩控制系統(tǒng)也不能提供所有狀態(tài)變量的觀測值。工業(yè)實踐證明,DTC系統(tǒng)在較寬的調速范圍內(nèi)具備良好的