理论教育 异步电机磁通和转矩解耦控制方法

异步电机磁通和转矩解耦控制方法

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:在Blascheke提出的转子磁场定向矢量控制系统中,通过坐标变换和电压补偿,巧妙地实现了异步电机磁通和转矩的解耦和闭环控制。电磁转矩方程得到简化,即在转子磁通恒定的情况下,转矩和q轴电流分量成正比,因此异步电机的机械特性和他励直流电机的机械特性完全一样,得到方便的控制。电压定向控制是在交流电机广义派克方程的基础上提出的一种磁通和转矩间接控制方法。为实现上述控制规律,须观测某些派克方程状态变量。

异步电机磁通和转矩解耦控制方法

(1)坐标变换矢量控制系统 所谓矢量控制,即不但控制被控量的大小,而且要控制其相位。在Blascheke提出的转子磁场定向矢量控制系统中,通过坐标变换和电压补偿,巧妙地实现了异步电机磁通和转矩的解耦和闭环控制。此时参考坐标系放在同步旋转磁场上,并使d轴和转子磁场方向重合,于是转子磁场q轴分量为零。电磁转矩方程得到简化,即在转子磁通恒定的情况下,转矩和q轴电流分量成正比,因此异步电机的机械特性和他励直流电机的机械特性完全一样,得到方便的控制。为了保持转子磁通恒定,就必须对它实现反馈控制,因此人们想到利用转子方程构成磁通观测器。由于转子时间常数Tr随温度上升变化的范围比较大,在一定程度上影响了系统的性能,目前提出了很多Tr实时辨识方法,使系统的动静态特性得到一定的提高。

(2)转差频率矢量控制系统 有时为简化控制系统的结构,直接忽略转子磁通的过渡过程,即在转子方程中,令ΨrdLmisd,于是得到d轴电流,而q轴电流可直接从转矩参考值,即转速调节器的输出中求得,这样构成的系统,磁通采用开环控制,结构大为简化,且很适合电流型逆变器或电流控制PWM电压型逆变器供电的异步电机控制系统。进一步简化,即只考虑稳态方程后,还可得出转差频率控制系统和开环的电压/频率恒定控制系统,其控制精度虽然不高,但在量大面广的风机、泵类负载调速节能领域中得到广泛应用。(www.daowen.com)

(3)直接和间接转矩控制系统 直接转矩控制法是直接在定子坐标系上计算磁通的模和转矩的大小,并通过磁通和转矩的直接跟踪,即双位调节,来实现PWM和系统的高动态性能。从转矩的角度看,只关心转矩的大小,磁通本身的小范围误差并不影响转矩的控制性能。因此,这种方法对参数变化不敏感。此外,由于电压开关矢量的优化,降低了逆变器的开关频率和开关损耗。电压定向控制是在交流电机广义派克方程的基础上提出的一种磁通和转矩间接控制方法。这种方法把参考坐标系放在同步旋转磁场上,并使d轴与定子电压矢量重合,并根据磁通不变的条件,求得其动态控制规律,间接控制了定转子磁通和电机的转矩。为实现上述控制规律,须观测某些派克方程状态变量。此规律不但避免了传统矢量控制系统中繁杂的坐标变换,还可使磁通和转矩的控制完全解耦,因此,在此基础上可方便地实现速度和位置控制。

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