第五章 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)

1、 第五章第五章 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù) 第第5 5章章 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制變異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速系統(tǒng)頻調(diào)速系統(tǒng) 概述概述 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ) 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制（異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制（DSCDSC）的基本組成及的基本組成及工作原理工作原理5.1.1 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的誕生與房展直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的誕生與房展 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是在本世紀(jì)是在本世紀(jì)80年代中期年代中期繼矢繼矢量變換控制技術(shù)之后量變換控制技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的一種異步電動(dòng)機(jī)變頻發(fā)展起來(lái)的一種異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)。調(diào)速技術(shù)。 自從自從70年

2、代矢量控制技術(shù)發(fā)展以來(lái)，交流傳動(dòng)年代矢量控制技術(shù)發(fā)展以來(lái)，交流傳動(dòng)技術(shù)從理論上解決了交流調(diào)速系統(tǒng)在靜、動(dòng)態(tài)性能上技術(shù)從理論上解決了交流調(diào)速系統(tǒng)在靜、動(dòng)態(tài)性能上與直流傳動(dòng)相媲美的問(wèn)題。與直流傳動(dòng)相媲美的問(wèn)題。 矢量控制技術(shù)模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，以轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)矢量控制技術(shù)模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，以轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向，用矢量變換的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩定向，用矢量變換的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈控制的完全解耦。然而，在實(shí)際上由于和磁鏈控制的完全解耦。然而，在實(shí)際上由于轉(zhuǎn)子磁鏈轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)難以準(zhǔn)確觀測(cè)，并且系統(tǒng)特性，并且系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大較大，以及在模擬直流

3、電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換，以及在模擬直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換的的復(fù)雜性復(fù)雜性，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理論分析的結(jié)，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理論分析的結(jié)果。這是矢量控制技術(shù)在實(shí)踐上的果。這是矢量控制技術(shù)在實(shí)踐上的不足之處不足之處。5.1.1 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的誕生與房展 不同于矢量控制技術(shù)，直接轉(zhuǎn)矩控制有著自己的不同于矢量控制技術(shù)，直接轉(zhuǎn)矩控制有著自己的特點(diǎn)，它在很大程度上解決了矢量控制中計(jì)算復(fù)雜、特點(diǎn)，它在很大程度上解決了矢量控制中計(jì)算復(fù)雜、特性容易受電動(dòng)機(jī)參數(shù)變化的影響、實(shí)際性能難以達(dá)特性容易受電動(dòng)機(jī)參數(shù)變化的影響、實(shí)際性能難以達(dá)到理論分析結(jié)果的一些重要技術(shù)問(wèn)題。它

4、以自己新穎到理論分析結(jié)果的一些重要技術(shù)問(wèn)題。它以自己新穎的控制思想，的控制思想，簡(jiǎn)潔明了簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)性能性能受到了普遍的關(guān)注并得到了迅速的發(fā)展。受到了普遍的關(guān)注并得到了迅速的發(fā)展。5.1.1 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)的誕生與房展5.1.2 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點(diǎn)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 實(shí)際表明，采用直接轉(zhuǎn)矩控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速，實(shí)際表明，采用直接轉(zhuǎn)矩控制的異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速， 電機(jī)磁場(chǎng)接近圓形，諧波小，損耗小，噪聲及溫升均比一般電機(jī)磁場(chǎng)接近圓形，諧波小，損耗小，噪聲及溫升均比一般的逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)小得多。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的主要特的逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)

5、小得多。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：點(diǎn)有： 直接轉(zhuǎn)矩控制是直接在定子坐標(biāo)下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)直接轉(zhuǎn)矩控制是直接在定子坐標(biāo)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。不需要與直流電機(jī)進(jìn)行學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。不需要與直流電機(jī)進(jìn)行比較、等效、轉(zhuǎn)化；所以不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)模比較、等效、轉(zhuǎn)化；所以不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)模型，型，省掉了坐標(biāo)變換省掉了坐標(biāo)變換。 采用空間矢量的概念來(lái)分析三相交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型采用空間矢量的概念來(lái)分析三相交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和控制各物理量，使和控制各物理量，使問(wèn)題變的簡(jiǎn)單明了問(wèn)題變的簡(jiǎn)單明了。 強(qiáng)調(diào)的是轉(zhuǎn)矩的直接控制效果強(qiáng)調(diào)的是轉(zhuǎn)矩的直

6、接控制效果。其控制方式是，通過(guò)。其控制方式是，通過(guò)轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器把轉(zhuǎn)矩檢測(cè)值與轉(zhuǎn)矩給定值做滯環(huán)比較，轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器把轉(zhuǎn)矩檢測(cè)值與轉(zhuǎn)矩給定值做滯環(huán)比較，把轉(zhuǎn)矩波動(dòng)限制在一定的容差范圍內(nèi)，容差大小由頻率調(diào)把轉(zhuǎn)矩波動(dòng)限制在一定的容差范圍內(nèi)，容差大小由頻率調(diào)節(jié)器來(lái)控制。因此，他的控制效果不取決于電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)節(jié)器來(lái)控制。因此，他的控制效果不取決于電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是否能簡(jiǎn)化，而是取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)際狀況。模型是否能簡(jiǎn)化，而是取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)際狀況。 總之，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，用空間矢量的分析方法，總之，直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，用空間矢量的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下計(jì)算與控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用直接在定子坐標(biāo)系下

7、計(jì)算與控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場(chǎng)定向，借助離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)產(chǎn)生定子磁場(chǎng)定向，借助離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)產(chǎn)生PWM信號(hào)，信號(hào)，直接對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高直接對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行最佳控制，以獲得轉(zhuǎn)矩的高動(dòng)態(tài)性能。動(dòng)態(tài)性能。5.1.2 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的特點(diǎn)第第5 5章章 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制變異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速系統(tǒng)頻調(diào)速系統(tǒng) 概述概述 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ) 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制（異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制（DSCDSC）的基本組成及的基本組成及工作原理工作原理5.2.1 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)

8、直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ) 最終目的（調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速） 間接手段（控制轉(zhuǎn)矩）問(wèn)題關(guān)鍵dTJdt解決思路： 轉(zhuǎn)矩=定子磁勢(shì)氣隙磁勢(shì)正比于定子電流矢量（可以直接檢測(cè)）正比于磁鏈?zhǔn)噶浚蓮拇沛溎Ｐ椭械玫剑?在求得轉(zhuǎn)矩控制量后，根據(jù)閉環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)成原則，設(shè)置轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器，形成轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制系統(tǒng)，可獲得與矢量控制系統(tǒng)相接近的靜、動(dòng)態(tài)調(diào)速性能指標(biāo)。5.2.1 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)IM電機(jī)模型PWM磁鏈調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器IGBT二極管異步電動(dòng)機(jī)ssui，sfeifTeigTsg增加這個(gè)調(diào)節(jié)器的意義？ 磁鏈大小與電機(jī)的運(yùn)行性能有密切關(guān)系，與電機(jī)的電壓、電流、

9、效率、溫升、轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)有關(guān)5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)定子軸系的數(shù)學(xué)模型1、異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩模型 在DSC中，采用空間矢量的數(shù)學(xué)分析方法，在電機(jī)的定子坐標(biāo)系上描述異步電動(dòng)機(jī)，這使問(wèn)題變得特別簡(jiǎn)單、清晰。 由此構(gòu)成的轉(zhuǎn)矩觀測(cè)模型。以定子磁鏈?zhǔn)噶繛榛鶞?zhǔn)的優(yōu)越性是，在定子坐標(biāo)系中計(jì)算定子磁鏈，受電機(jī)參數(shù)影響最?。ㄖ皇芏ㄗ与娮璧挠绊懀?，而且定子電流可以直接測(cè)取。5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)定子軸系的數(shù)學(xué)模型2、異步電動(dòng)機(jī)的磁鏈模型異步電動(dòng)機(jī)的定子磁鏈可以根據(jù)下式來(lái)確定： 優(yōu)點(diǎn):在計(jì)算過(guò)程唯一用到的參數(shù)是定子電阻。而定子電流和端電壓都是容易確定的物理量，能以滿足的精度被檢測(cè)出來(lái)。計(jì)算出定子磁鏈后，再帶入轉(zhuǎn)矩

10、模型，就可以計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)定子軸系的數(shù)學(xué)模型 由磁鏈模型可知，用兩個(gè)積分器便可計(jì)算電機(jī)磁鏈，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)存在下列問(wèn)題： （1）積分器存在漂移，為抑制漂移需引入反饋通道，反饋通道使輸出信號(hào)幅值和相移減小，隨電機(jī)轉(zhuǎn)速和頻率的降低，積分器誤差增大。 （2）隨電機(jī)轉(zhuǎn)速和頻率的降低，端電壓模值減小，由定子壓降項(xiàng)補(bǔ)償不準(zhǔn)確帶來(lái)的誤差就越大。 （3）電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，端電壓為0，無(wú)法通過(guò)上式進(jìn)行磁鏈，也無(wú)法建立初始磁鏈。 借助于電機(jī)的電流模型可以解決上述問(wèn)題。 5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)定子軸系的數(shù)學(xué)模型電壓模型：電流模型： 兩個(gè)模型必須配合使用，高速時(shí)用電壓模型，低速時(shí)用電 流模型。 電流

11、模型用定子電流計(jì)算磁鏈，但精度與轉(zhuǎn)速有關(guān)，也受電機(jī)參數(shù)，特別是轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的影響，在高速時(shí)不如電壓模型。5.2.2 異步電動(dòng)機(jī)定子軸系的數(shù)學(xué)模型 電壓模型和電流模型進(jìn)行快速平滑切換的困難仍未得到解決，取而代之的是在全速范圍內(nèi)都實(shí)用的高精度磁鏈模型，稱為u-n模型，也叫電動(dòng)機(jī)模型。 u-n模型由定子電壓和轉(zhuǎn)速來(lái)獲取定子磁鏈。它綜合了電壓模型和電流模型的特點(diǎn)。un模型模型5.2.3 逆變器的八種開(kāi)關(guān)狀態(tài)和逆變器的電壓方程 一臺(tái)電壓性逆變器如圖，由三組六個(gè)開(kāi)關(guān)組成，一組橋臂上下開(kāi)關(guān)反向，即一個(gè)接通一個(gè)斷開(kāi)，所以三組開(kāi)關(guān)有8種開(kāi)關(guān)組合。 若規(guī)定ABC三相負(fù)載的某一相與“+”接通時(shí)，該相開(kāi)關(guān)狀態(tài)為“1”

12、，反之，與“-”接通時(shí)，為“0”態(tài)。則八種可能的開(kāi)關(guān)狀態(tài)如表。ASBSCSASBSCSdUABC05.2.3 逆變器的八種開(kāi)關(guān)狀態(tài)和逆變器的電壓方程 這八種開(kāi)關(guān)狀態(tài)可分為兩大類：一類是工作狀態(tài)（三相負(fù)載并不都接相同的電位）一類是零開(kāi)關(guān)狀態(tài)（三相負(fù)載接相同的電位，負(fù)載電壓為0） 按照本書分析方便，并使之與逆變器實(shí)際開(kāi)關(guān)狀態(tài)順序相符，編號(hào)如表。5.2.3 逆變器的八種開(kāi)關(guān)狀態(tài)和逆變器的電壓方程幾種表示方式：5.2.3 逆變器的八種開(kāi)關(guān)狀態(tài)和逆變器的電壓方程ASBSCSASBSCSdUABC0SABC011 001 101 100 110 010AuBuCu00023dU13dU13dU23dU5.

13、2.4 電壓空間矢量的概念 若其ABC三相負(fù)載的定子繞組接成星型，其輸出電壓空間矢量的PARK矢量變換表達(dá)式應(yīng)為：22)( )( )( )3sABCu tXtXtXt（2/3je 旋轉(zhuǎn)因子 這樣就可以用電壓空間矢量表示逆變器三相輸出電壓的各種狀態(tài)。23三相繞組空間分布5.2.4 電壓空間矢量的概念 下面根據(jù)上式對(duì)電壓空間矢量在坐標(biāo)系中的離散位置舉例說(shuō)明：對(duì)于狀態(tài)1“,SABC=011,由圖可知2/3/3AdBCduuuuu 22)( )( )( )3sABCu tXtXtXt（帶入有2/34/32422011)33334433jjsjuEEeEeEEe （定子電壓空間矢量開(kāi)關(guān)狀態(tài)SA,SB,S

14、C A相B相C相矢量表達(dá)式U00000000U1011U2001U3101U4100U5110U6010U7111000043E23E23E23E23E43E23E43E23E43E23E23E23E23E43E23E23E43E43jEe4343jEe5343jEe043jEe1343jEe2343jEe4.2.4 電壓空間矢量的概念5.2.4 電壓空間矢量的概念 依次計(jì)算各開(kāi)關(guān)狀態(tài)的電壓空間矢量，可以得到如下結(jié)論： （1）逆變器的六個(gè)工作電壓狀態(tài)給出了六個(gè)不同方向電壓空間矢量。他們周期性地順序出現(xiàn)，相鄰兩個(gè)矢量之間相差60度。 （2）電壓空間矢量的幅值不變，都等于4E/3。因此六個(gè)電壓空間

15、矢量的頂點(diǎn)構(gòu)成了正六邊形的頂點(diǎn)。 （3）六個(gè)電壓空間矢量順序是 它們依次壓逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。 （4）零電壓矢量狀態(tài)“7”位于六邊形中心。011001101100110010000111ssssssssuuuuuuuu（） （） （） （） （） （） （） （）5.2.5 電壓空間矢量與磁鏈空間矢量的關(guān)系定子磁鏈與定子電壓之間的關(guān)系為：)( )sssstti t Rdt（u （）若忽略定子電阻壓降的影響，則)sstt dt（u （ 表明定子磁鏈空間矢量與定子電壓空間矢量之間為積分關(guān)系。5.2.5 電壓空間矢量與磁鏈空間矢量的關(guān)系 磁鏈空間矢量的頂點(diǎn)會(huì)按照與電壓空間矢量相平行的方向，沿矢量軌跡運(yùn)動(dòng)

16、。 定子電阻壓降比端電壓足夠小，那么這種平行就能得到很好的近似。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻依次給出定子電壓空間矢量5.2.6 電壓空間矢量對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的影響轉(zhuǎn)矩=定子磁勢(shì)氣隙磁勢(shì) 通過(guò)電壓空間矢量來(lái)控制定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，從而改變定、轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶恐g的夾角，達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。 如果在某一時(shí)刻，加入零電壓空間矢量，則定子磁鏈空間矢量保持靜止不動(dòng)，而轉(zhuǎn)子磁鏈空間矢量繼續(xù)以同步速度旋轉(zhuǎn)，則磁通角減小，從而轉(zhuǎn)矩減小。5.2.7 電壓空間矢量的正確選擇 正確選擇電壓可以形成六邊形磁鏈。所謂正確選擇，包括兩個(gè)含義：一是電壓空間矢量順序的選擇；二是各電壓空間矢量給出時(shí)刻的選擇。5.2.7 電壓空間矢量的正確選擇舉

17、例說(shuō)明 區(qū)段S1分別向三相坐標(biāo)系三軸投影，得到該區(qū)段內(nèi)三個(gè)磁鏈分量。其中，在整個(gè)區(qū)段內(nèi)， 保持正的最大值， 從負(fù)的最大值變到0， 從零變到負(fù)的最大值。ABCC123456S1S2S3S4S5S6ABABCsu5.2.7 電壓空間矢量的正確選擇 施密特觸發(fā)器的容差為 ， 作為磁鏈給定值，通過(guò)三個(gè)施密發(fā)器用磁鏈給定值分別與三個(gè)磁鏈分量進(jìn)行比較。 當(dāng) 上升到正的磁鏈給定時(shí)，施密特觸發(fā)器輸出低電平， 為低電平。反之， 輸出高電平。 得到磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào) 的時(shí)序圖，同理可以得到 時(shí)序圖。 磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)可以很方便地構(gòu)成電壓開(kāi)關(guān)信號(hào)，其關(guān)系為：sgASASABSCS5.2.7 電壓空間矢量的正確選擇sgsgAC

18、SsgsgBBSsgsgAASsgACBACBSS USS USS U5.2.7 電壓空間矢量的正確選擇 由以上分析得到了電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)順序的正確選擇。所得電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)的順序是011-001-101-100-110-010，正好對(duì)應(yīng)于六邊形磁鏈的六個(gè)區(qū)段：S1-S2-S3-S4-S5-S6。換句話說(shuō)，按順序依次給出電壓空間矢量 就可以得到按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的正六邊形磁鏈軌跡。 同時(shí)解決了所選用空間矢量給出時(shí)刻的問(wèn)題。這個(gè)時(shí)刻就是磁鏈分量達(dá)到磁鏈給定值的時(shí)刻。011001101100110010000111ssssssssuuuuuuuu（） （） （） （） （） （） （） （）5.2.8 異步電動(dòng)

19、機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu) 前面我們闡述了直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本概念、基本控制原理。所謂”直接轉(zhuǎn)矩控制”，其本質(zhì)是：在異步電動(dòng)機(jī)定子坐標(biāo)系中，采用空間矢量的數(shù)學(xué)分析方法，直接計(jì)算和控制電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。 一臺(tái)電壓型逆變器處于某一工作狀態(tài)時(shí)，定子磁鏈軌跡沿著該狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的定子電壓矢量方向運(yùn)動(dòng)，速度正比于電壓矢量的幅值。利用磁鏈的棒棒控制切換電壓矢量工作狀態(tài)可使磁鏈軌跡按照六邊形運(yùn)動(dòng)。如果要改變定子磁鏈?zhǔn)噶康男D(zhuǎn)速，可引入零電壓矢量。在兩狀態(tài)下，電壓矢量等于0，磁鏈停止旋轉(zhuǎn)不動(dòng)。利用轉(zhuǎn)矩的棒棒控制交替使用工作狀態(tài)和零狀態(tài)，使磁鏈走走停停，從而改變磁鏈個(gè)平均旋轉(zhuǎn)速度的大小，也就改變了磁通角的大小，達(dá)到

20、控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。轉(zhuǎn)矩、磁鏈閉環(huán)控制所需要的反饋控制量由電動(dòng)機(jī)定子側(cè)轉(zhuǎn)矩、磁鏈觀測(cè)模型計(jì)算給出。 根據(jù)以上所述內(nèi)容，可以構(gòu)成直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。5.2.8 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu)5.2.8 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu)2/312/32/3UTIMAZSseseAMMUCTDMCAMCTQssABCsgASBSCSCSUASUBSUA B CAiBiCiAuCususuisRsRsisieigTeifT5.2.8 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu)1、直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu)DMC：磁鏈自控制單元。輸入量是定子磁鏈在 三相坐標(biāo)系上的三相分量 。其參考信號(hào)是磁鏈給定值 。通過(guò)

21、三個(gè)施密特觸發(fā)器得到磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)，再經(jīng)過(guò)關(guān)系轉(zhuǎn)換、反向后變成電壓狀態(tài)信號(hào)直接去控制逆變器UI，輸出相應(yīng)的電壓空間矢量。5.2.8 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu)UCT：坐標(biāo)變換單元。輸入量是定子磁鏈在 坐標(biāo)系上的分量。輸出是三個(gè) 磁鏈分量。 （2S/3S)31223122ABCsssss 123456S1S2S3S4S5S6ABABCsu5.2.8 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu)AMM：磁鏈模型單元。輸入量是定子電動(dòng)勢(shì)在 坐標(biāo)系上的分量，輸出量為磁鏈在 坐標(biāo)系上的分量。5.2.8 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu)AZS:零狀態(tài)選擇單元。 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器ATR的輸出信號(hào)TQ控制開(kāi)關(guān)S接通零狀態(tài)選

22、擇單元AZS提供的零電壓信號(hào)，把零電壓加到電動(dòng)機(jī)上，使定子磁鏈停止不動(dòng)，磁通角減小，轉(zhuǎn)矩減小。5.2.8 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu)AMC：轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元。輸入量為AMM的輸出量 以及被測(cè)量sssisi5.2.8 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu)2、弱磁過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩特性弱磁過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩特性 如果改變磁鏈給定值的大小，就可以任意調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)定子磁鏈的幅值，達(dá)到弱磁調(diào)速的目的。 在弱磁時(shí)，根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式，磁鏈減小，轉(zhuǎn)矩要減小。如何在弱磁過(guò)程中加大轉(zhuǎn)矩保持弱磁過(guò)程中的高動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩特性？5.2.8 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu)1sg2sgPP1t st rt 在“磁鏈自控制”中采用減小給定值的方法就

23、能自動(dòng)做到這一點(diǎn)。具體分析： 弱磁前，磁鏈給定值為 ，定子磁鏈與轉(zhuǎn)子磁鏈以相同的平均角速度沿正六邊形軌跡逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。如果在t1時(shí)刻，把磁鏈給定值減小到 ，則逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)在t1時(shí)刻應(yīng)該這樣改變，即使得定子磁鏈空間矢量的頂點(diǎn)由 點(diǎn)直接向P點(diǎn)移動(dòng)。此時(shí)由于轉(zhuǎn)子不直接受切換的影響，因此仍保持其原正六邊形的運(yùn)動(dòng)軌跡。定子磁鏈從t1時(shí)刻開(kāi)始由 拐點(diǎn)直接向P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。從 到P點(diǎn)之間的距離比起轉(zhuǎn)子磁鏈從t1時(shí)刻沿原六邊形的邊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)之間的距離縮短了 距離。因此定子磁鏈比起轉(zhuǎn)子磁鏈較早達(dá)到P點(diǎn)。這就意味著定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈之間建立了一個(gè)角度的增量。相應(yīng)轉(zhuǎn)矩增大，達(dá)到了弱磁中增大轉(zhuǎn)矩的目的。1sg2sgPPP

24、5.2.8 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu)3、定子電阻壓降對(duì)定子磁鏈幅值的影響定子電阻電壓對(duì)定子磁鏈的影響見(jiàn)圖。圖中外軌跡圖是0.5倍的理想額定控制轉(zhuǎn)速時(shí)的六邊形磁鏈的軌跡圖形。內(nèi)軌跡圖是0.05倍額定空載轉(zhuǎn)速的軌跡圖形。外軌跡是一個(gè)近似得很好的正六邊形，內(nèi)軌跡則扭曲得很厲害。事實(shí)上，在大于30%額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，定子電阻壓降對(duì)定子磁鏈的影響很小。而在低速時(shí)，其影響會(huì)增大。0.05nsN時(shí)磁鏈軌跡（內(nèi)軌跡圖）0.5nsN時(shí)磁鏈軌跡（外軌跡圖）第第5 5章章 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制變異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速系統(tǒng)頻調(diào)速系統(tǒng) 概述概述 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制

25、系統(tǒng)的理論基礎(chǔ) 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制（異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制（DSCDSC）的基本組的基本組 成及工作原理成及工作原理5.3 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制（DSC）的基本組成及工作原理 根據(jù)上節(jié)提出的直接轉(zhuǎn)矩控制的基本結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)擴(kuò)充和完善，可以得到一個(gè)比較完整的異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)。轉(zhuǎn)速檢測(cè)器ABC轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器磁鏈幅值構(gòu)成頻率調(diào)節(jié)器2/3磁鏈自控單元轉(zhuǎn)矩模型定子磁鏈模型零狀態(tài)磁鏈調(diào)節(jié)器開(kāi)關(guān)信號(hào)選擇單元IGBT逆變器2/32/3IMnfngffffni u eifTeigTmABCsfsgS A B CiS A B CuASRATRAMRA RQABCS ATRUI系統(tǒng)組成部

26、分：磁鏈自控制轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)磁鏈調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)頻率調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)5.3 異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制（DSC）的基本組成及工作原理1、定子磁鏈沿六邊形軌跡正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)各信號(hào)之間的關(guān)系5.3.1 磁鏈自控制 任務(wù)：識(shí)別磁鏈運(yùn)動(dòng)軌跡的區(qū)段，給出正確的磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)，以產(chǎn)生相應(yīng)的電壓空間矢量，控制磁鏈按六邊形運(yùn)動(dòng)軌跡正確地旋轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)時(shí)反轉(zhuǎn)時(shí)ACBACBSS USS USS UCAABBCSS USS USS U5.3.1 磁鏈自控制2、磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)正確選擇的實(shí)現(xiàn) 反轉(zhuǎn)時(shí)，如果僅根據(jù)上面的反轉(zhuǎn)信號(hào)之間的關(guān)系，直接進(jìn)行反轉(zhuǎn)，還存在有問(wèn)題。比如定子磁鏈在區(qū)段S5開(kāi)始反轉(zhuǎn)，進(jìn)入的下個(gè)區(qū)段是S4,而

27、施密特觸發(fā)器的當(dāng)輸入信號(hào)第一次到達(dá)閾值時(shí)，輸出相應(yīng)的信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)第二次返回同一閾值時(shí)，則不起作用。為此必須采取措施，以實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)功能： 讓三個(gè)磁鏈分量倒相，然后改變相序，把 和 互換，就能得到負(fù)的坐標(biāo)系順時(shí)針旋轉(zhuǎn)所應(yīng)形成的磁鏈分量。BC5.3.1 磁鏈自控制5.3.1 磁鏈自控制31223122ABCsssss 31223122ABCsssss （）（）AABCCB 5.3.1 磁鏈自控制4.3.2 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的直接控制。轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的直接控制。為了控制轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)必須具備為了控制轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)必須具備兩個(gè)功能兩個(gè)功能： 用轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器用

28、轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩 用用P/NP/N調(diào)節(jié)器，在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，調(diào)節(jié)器，在調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，控制定控制定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)方向子磁鏈的旋轉(zhuǎn)方向。5.3.2 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)1、轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器（1）轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)過(guò)程 也是采用施密特觸發(fā)器，其容差為 且可調(diào)。當(dāng)實(shí)際值低于下限，輸出為“1”，得到相應(yīng)電壓空間矢量，使定子向前旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩上升。當(dāng)實(shí)際值高于上限，輸出為“0”。零電壓加到電動(dòng)機(jī)上，定子磁鏈不動(dòng)，轉(zhuǎn)矩減小。m5.3.2 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)（2）定子磁鏈空間矢量最大的軌跡速度02/ 3s 定子磁鏈沿六邊形運(yùn)行時(shí)，在 軸上的最大變化量是 ，當(dāng)逆變器的直流電壓恒定且等于2E時(shí)，其 軸電壓分量也恒

29、定，幅值為 4E/3。由磁鏈與電壓之間的積分關(guān)系得： 0042/336sTET0為定子磁鏈在空間運(yùn)行一周的時(shí)間003 3sTE理想空載角速度002329ssET定子磁鏈最大變化率為0max24336sET5.3.2 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)（3）定子磁鏈空間矢量的平均軌跡速度 如圖，如果定子磁鏈空間矢量以原點(diǎn)“0”為中心，其頂點(diǎn)沿六邊形軌跡的水平邊旋轉(zhuǎn)。如果角速度恒定。則有Bss常數(shù)定子磁鏈旋轉(zhuǎn)切速度()cosBss定子磁鏈空間矢量模值0cossss 定子平均軌跡速度：02()cosssss3030s如果固定角速度和定子磁鏈，那么其波動(dòng)為 12.5%5.3.2 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)（4）有轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)所決定的逆變器頻率的估計(jì)

30、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的容差決定逆變器開(kāi)關(guān)頻率大小。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)頻率，也就是轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)決定的逆變器開(kāi)關(guān)頻率,max14smmf5.3.2 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)2、P/N調(diào)節(jié)器P/N調(diào)節(jié)器可以加快轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)過(guò)程，控制定子磁鏈的反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的迅速減小5.3.2 轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)5.3.3 磁鏈調(diào)節(jié)器磁鏈調(diào)節(jié)器1、磁鏈調(diào)節(jié)器、磁鏈調(diào)節(jié)器 磁鏈調(diào)節(jié)器的任務(wù)是對(duì)磁鏈量進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于定子電阻壓降的影響，在低速時(shí)，定子磁鏈幅值將減小。由內(nèi)軌跡圖可以看出定子磁鏈的扭曲和幅值減小。 為了避免定子磁鏈幅值減小，引入磁鏈調(diào)節(jié)閉環(huán)。有磁鏈調(diào)節(jié)控制給出這樣一個(gè)定子電壓空間矢量，它的作用是加大定子磁鏈幅值，以維持磁鏈幅值在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)。 為此，磁鏈調(diào)節(jié)

31、部分包括調(diào)節(jié)和檢測(cè)磁鏈幅值大小的幅值構(gòu)成單元。5.3.3 磁鏈調(diào)節(jié)器磁鏈調(diào)節(jié)器1、磁鏈調(diào)節(jié)器、磁鏈調(diào)節(jié)器 其結(jié)構(gòu)也是施密特觸發(fā)器。容差為 磁鏈電壓：加大定子磁鏈幅值的定子電壓空間矢量 對(duì)磁鏈電壓的選擇有兩種：6 0u，1 2 0u，5.3.3 磁鏈調(diào)節(jié)器2、磁鏈電壓對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響 磁鏈 的接通不僅加大了定子磁鏈空間矢量的模值，而且還使定子磁鏈空間矢量回轉(zhuǎn)一個(gè)角度這種回轉(zhuǎn)隨接通的位置不同而不同。且會(huì)使得轉(zhuǎn)矩減小。 回轉(zhuǎn)的最大可能是在區(qū)段的末端，此時(shí)得到轉(zhuǎn)矩的負(fù)波動(dòng)為3.5%。120u，123456S1S2S3S4S5S6su360SU電壓S40U電壓120S2電壓U5.3.3 磁鏈調(diào)節(jié)器C1234

32、56S1S2S3S4S5S6ABABCsu3、磁鏈幅值構(gòu)成單元 為了進(jìn)行磁鏈調(diào)節(jié)，必須檢測(cè)磁鏈量，這由磁鏈模值構(gòu)成單元完成。對(duì)于六邊形磁鏈由三個(gè)對(duì)稱貝塔分量構(gòu)成：0.5SABC對(duì)于圓形磁鏈，定子磁鏈模值為：22sSs5.3.4 電壓狀態(tài)的選擇電壓狀態(tài)的選擇 如何綜合磁鏈開(kāi)關(guān)如何綜合磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)、轉(zhuǎn)矩開(kāi)關(guān)信號(hào)、信號(hào)、轉(zhuǎn)矩開(kāi)關(guān)信號(hào)、磁鏈量開(kāi)關(guān)信號(hào)以及磁鏈量開(kāi)關(guān)信號(hào)以及正反轉(zhuǎn)正反轉(zhuǎn)P/N信號(hào)、零狀信號(hào)、零狀態(tài)電壓信號(hào)，以態(tài)電壓信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)正確的電壓選擇正確的電壓選擇。 如圖，集中表示了如圖，集中表示了正轉(zhuǎn)磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)的正轉(zhuǎn)磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)的順序、反轉(zhuǎn)磁鏈開(kāi)關(guān)順序、反轉(zhuǎn)磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)、與此相對(duì)應(yīng)的信號(hào)、

33、與此相對(duì)應(yīng)的電壓開(kāi)關(guān)信號(hào)、電壓電壓開(kāi)關(guān)信號(hào)、電壓狀態(tài)信號(hào)、電壓空間狀態(tài)信號(hào)、電壓空間矢量和所對(duì)應(yīng)的區(qū)段。矢量和所對(duì)應(yīng)的區(qū)段。5.3.4 電壓狀態(tài)的選擇電壓狀態(tài)的選擇 以定子磁鏈以定子磁鏈P轉(zhuǎn)為例。設(shè)定子磁鏈空間矢量位于區(qū)段轉(zhuǎn)為例。設(shè)定子磁鏈空間矢量位于區(qū)段S4，若轉(zhuǎn)矩開(kāi)關(guān)信號(hào)若轉(zhuǎn)矩開(kāi)關(guān)信號(hào)TQ=1,即要求增加轉(zhuǎn)矩，則給出電壓空間即要求增加轉(zhuǎn)矩，則給出電壓空間矢量矢量uS4，此時(shí)的磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)為此時(shí)的磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)為 ，電壓開(kāi)關(guān)信，電壓開(kāi)關(guān)信號(hào)為號(hào)為 。若此時(shí)轉(zhuǎn)矩開(kāi)關(guān)信號(hào)不要求增加轉(zhuǎn)矩，。若此時(shí)轉(zhuǎn)矩開(kāi)關(guān)信號(hào)不要求增加轉(zhuǎn)矩，而磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)要求增加磁鏈，即而磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)要求增加磁鏈，即 ，則給出，則給

34、出 磁鏈電壓，即電壓空間矢量磁鏈電壓，即電壓空間矢量us2 。相應(yīng)的磁鏈開(kāi)關(guān)信相應(yīng)的磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)號(hào) ，電壓開(kāi)關(guān)信號(hào)，電壓開(kāi)關(guān)信號(hào) 。101PS 011SU 1Q120110PS 110SU 5.3.4 電壓狀態(tài)的選擇把每個(gè)區(qū)段的磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)和電壓開(kāi)關(guān)信號(hào)列表，則有1) 轉(zhuǎn)矩開(kāi)關(guān)信號(hào)要求增加轉(zhuǎn)矩，正轉(zhuǎn)時(shí)的順序表。ABBCCAS USS USS US5.3.4 電壓狀態(tài)的選擇2)轉(zhuǎn)矩開(kāi)關(guān)信號(hào)要求增加轉(zhuǎn)矩，反轉(zhuǎn)時(shí)的順序表ACBACBS USS USS US5.3.4 電壓狀態(tài)的選擇如果磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)要求磁鏈量增加，對(duì)于P運(yùn)轉(zhuǎn)，則磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)與電壓開(kāi)關(guān)信號(hào)之間有這樣的順序關(guān)系。ACBACBS USS U

35、SS US5.3.4 電壓狀態(tài)的選擇如果磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)要求磁鏈量增加，對(duì)于N運(yùn)轉(zhuǎn)，則磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)與電壓開(kāi)關(guān)信號(hào)之間有這樣的順序關(guān)系。ABBCCAS USS USS US 綜合各種開(kāi)關(guān)信號(hào)，開(kāi)關(guān)信號(hào)選擇單元應(yīng)這樣來(lái)綜合各種開(kāi)關(guān)信號(hào)，開(kāi)關(guān)信號(hào)選擇單元應(yīng)這樣來(lái)工作：由磁鏈自控制單元給出的磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)決定正確工作：由磁鏈自控制單元給出的磁鏈開(kāi)關(guān)信號(hào)決定正確的區(qū)段電壓，以使定子磁鏈沿六邊形軌跡旋轉(zhuǎn)。的區(qū)段電壓，以使定子磁鏈沿六邊形軌跡旋轉(zhuǎn)。區(qū)段電區(qū)段電壓的接通與否，由轉(zhuǎn)矩開(kāi)關(guān)信號(hào)控制壓的接通與否，由轉(zhuǎn)矩開(kāi)關(guān)信號(hào)控制。接通時(shí)，區(qū)段電。接通時(shí)，區(qū)段電壓成為轉(zhuǎn)矩電壓，定子磁鏈旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩加大，不接通時(shí)，壓成為轉(zhuǎn)矩

36、電壓，定子磁鏈旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩加大，不接通時(shí)，零電壓被接通，定子磁鏈靜止，轉(zhuǎn)矩減小。零電壓被接通，定子磁鏈靜止，轉(zhuǎn)矩減小。在保證轉(zhuǎn)矩在保證轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的前提下，若磁鏈量減小了，則磁鏈量開(kāi)關(guān)信號(hào)接調(diào)節(jié)的前提下，若磁鏈量減小了，則磁鏈量開(kāi)關(guān)信號(hào)接通磁鏈電壓通磁鏈電壓，以使磁鏈量增大，實(shí)現(xiàn)在沿六邊形軌跡運(yùn)，以使磁鏈量增大，實(shí)現(xiàn)在沿六邊形軌跡運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，即調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，又調(diào)節(jié)磁鏈量。動(dòng)的過(guò)程中，即調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩，又調(diào)節(jié)磁鏈量。P/N信號(hào)控信號(hào)控制正、反轉(zhuǎn)。制正、反轉(zhuǎn)。5.3.4 電壓狀態(tài)的選擇5.3.5 最小開(kāi)關(guān)持續(xù)時(shí)間 逆變器的開(kāi)關(guān)功率器件，在開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變后，都有一個(gè)最小持續(xù)時(shí)間。只有滿足這個(gè)最小持續(xù)時(shí)間后，其開(kāi)關(guān)狀

37、態(tài)才能發(fā)生新的變化。最小持續(xù)時(shí)間會(huì)影響到電壓狀態(tài)的切換。檢查新的開(kāi)關(guān)信號(hào)希望的開(kāi)關(guān)狀態(tài)可能嗎？執(zhí)行當(dāng)前狀態(tài)是適當(dāng)?shù)牧銧顟B(tài)嗎？用適當(dāng)?shù)牧銧顟B(tài)代替所希望的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，單次的矛盾得到解決NYNY最小開(kāi)關(guān)持續(xù)時(shí)間的監(jiān)視和實(shí)現(xiàn)用流程圖5.3.6 逆變器的開(kāi)關(guān)頻率調(diào)節(jié) 在傳統(tǒng)的脈寬調(diào)制PWM的控制方式中，逆變器的開(kāi)關(guān)頻率都是按照實(shí)現(xiàn)給定好的模式確定的。而在直接轉(zhuǎn)矩控制的方法中，開(kāi)關(guān)頻率是通過(guò)轉(zhuǎn)矩容差的寬度的調(diào)節(jié)來(lái)確定的。容差設(shè)定小，對(duì)于減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是有利的，但同時(shí)增加了逆變器的開(kāi)關(guān)頻率。 逆變器的開(kāi)關(guān)頻率受到兩個(gè)因素的影響：1）轉(zhuǎn)矩容差的大小；2）轉(zhuǎn)速的大小。 逆變器的開(kāi)關(guān)頻率調(diào)節(jié)器保證逆變器在給定的開(kāi)關(guān)頻

38、率下工作。當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率超過(guò)給定頻率時(shí)增大容差。反之，則相反。5.3.6 逆變器的開(kāi)關(guān)頻率調(diào)節(jié) 在PI調(diào)節(jié)器后面有一個(gè)限制單元AXZ。它的作用有兩個(gè)：1）在低速時(shí)限制容差的最小值，也就是容差的減小有限度，不得低于其最小值。在這個(gè)范圍內(nèi)逆變器的開(kāi)關(guān)頻率小于給定的開(kāi)關(guān)頻率，則不必加調(diào)節(jié)和限制，可實(shí)行頻率開(kāi)環(huán)控制，因?yàn)樗粫?huì)帶來(lái)害處。2）頻率調(diào)節(jié)作用。對(duì)應(yīng)于拐點(diǎn)以上（施加開(kāi)關(guān)頻率達(dá)到給定頻率），如果再采用最小容差，可能不能滿足零矢量電壓最小開(kāi)關(guān)持續(xù)時(shí)間的要求，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)實(shí)際轉(zhuǎn)矩低于給定轉(zhuǎn)矩的現(xiàn)象，為了避免這種情況的發(fā)生，需要增大容差。5.4 在低速范圍內(nèi)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的在低速范圍內(nèi)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)

39、矩控制與調(diào)節(jié)方法轉(zhuǎn)矩控制與調(diào)節(jié)方法5.4.1 在低速范圍內(nèi)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5.4.2 區(qū)段的電壓狀態(tài)選擇5.4.3 低速范圍內(nèi)轉(zhuǎn)矩與磁鏈調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào)5.4.1 在低速范圍內(nèi)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在低速范圍內(nèi)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 根據(jù)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)工作特點(diǎn)的不同，按轉(zhuǎn)速分為三個(gè)區(qū)域：低速范圍、高速范圍、弱磁范圍。按照不同的轉(zhuǎn)速范圍，劃分工作區(qū)域，確定相應(yīng)的控制與調(diào)節(jié)方法，這對(duì)于直接轉(zhuǎn)矩控制應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中是很重要的。高速范圍（指從30%100%額定轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)）的調(diào)節(jié)方案與4.3節(jié)介紹的DSC的基本組成一致，是典型的DSC控制的范圍。為了與低速范圍（指30%額定轉(zhuǎn)

40、速以下的轉(zhuǎn)速范圍）內(nèi)DSC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，首先將DSC系統(tǒng)高速范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)做一歸納和總結(jié)。1、高速范圍的調(diào)節(jié)方案特點(diǎn)1）用電動(dòng)機(jī)模型檢測(cè)計(jì)算電動(dòng)機(jī)電磁模型。2）用磁鏈自控制環(huán)節(jié)內(nèi)的施密特觸發(fā)器（即磁鏈給 定值比較器）來(lái)確定區(qū)段；3）轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)；4）磁鏈兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)；5）六邊形磁鏈軌跡。5.4.1 在低速范圍內(nèi)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在低速范圍內(nèi)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2、低速范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 低速范圍內(nèi)，由于轉(zhuǎn)速低（包括零轉(zhuǎn)速）、定子電阻壓降影響大等特點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生一些需要解決的問(wèn)題，如磁鏈波形畸變、在低定子頻率及至零頻時(shí)保持轉(zhuǎn)矩和磁鏈基本不變等。為此要求在控制方法做相應(yīng)考慮。5.4.

41、1 在低速范圍內(nèi)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在低速范圍內(nèi)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)低速范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)方案有如下特點(diǎn)：1）用電動(dòng)機(jī)模型檢測(cè)計(jì)算電動(dòng)機(jī)磁鏈和轉(zhuǎn)矩。2）為了改善轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)性能，對(duì)定子磁鏈空間矢量要實(shí) 現(xiàn)正反向變化控制；3）轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器和磁鏈調(diào)節(jié)器的多功能協(xié)調(diào)工作；4）用符號(hào)比較器確定區(qū)段；5）調(diào)節(jié)每個(gè)區(qū)段的磁鏈量；6）圓形磁鏈軌跡（15%以下）與六邊形磁鏈軌跡（1530%）：7）每個(gè)區(qū)段上，有四個(gè)工作電壓狀態(tài)和兩個(gè)零電壓狀態(tài)的使用和選擇5.4.1 在低速范圍內(nèi)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)在低速范圍內(nèi)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5.4.2 區(qū)段的電壓狀態(tài)選擇區(qū)段的電壓狀態(tài)選擇 本節(jié)將進(jìn)一步分析各種電壓狀態(tài)所能起的更多的作用。 逆變器的六個(gè)可能的工作電壓狀態(tài)輸出六個(gè)工作電壓空間矢量。由于定子磁鏈空間矢量的運(yùn)動(dòng)方向由電壓空間矢量的方向確定，所以磁鏈只能在這六個(gè)方向上運(yùn)行。磁鏈的任何其他方向的運(yùn)行，都只能通過(guò)多個(gè)電壓空間矢量的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 六邊形磁鏈軌跡的調(diào)節(jié)方案，是的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單。在每個(gè)區(qū)段值需要兩種電壓狀態(tài)：區(qū)段的工作電壓狀態(tài)和零電壓狀態(tài)。用一個(gè)雙值輸出的調(diào)節(jié)器分別控制接通“工作電壓”或“零電壓”就夠了。在DSC控制中，這種控制信號(hào)由轉(zhuǎn)矩兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器提供。 如果要在區(qū)段內(nèi)改變定子磁鏈的