理论教育 转差频率矢量控制原理的优化

转差频率矢量控制原理的优化

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:此时图4-3 转差频率矢量控制基本框图这种原理的控制算法为它的基本思想是以定子电流的幅值、相位和频率为控制量,保持电机的旋转磁场大小不变,而改变磁场的旋转速度,以此控制电机,可得到无延时的转矩响应。

转差频率矢量控制原理的优化

鉴于直接转子磁场定向矢量控制系统较为复杂、磁链反馈信号不易准确获取的缺点,日本学者Yamamura、Nabae等人借鉴了矢量控制的思想和方法,应用稳态转差频率,得到转子磁场的位置,即转差频率矢量控制的方法。

该控制原理的出发点是,异步电机的转矩主要取决于电机的转差频率。在运行状态突变的动态过程中,电机的转矩之所以出现偏差,是因为电机中出现了暂态电流,它阻碍着运行状态的突变,影响了动作的快速性。如果在控制过程中,只要能使电机定子、转子或气隙磁场中有一个始终保持不变,电机的转矩就和稳态工作时一样,主要由转差率决定。按照这个想法,在转子磁链定向矢量方程中,如果仅考虑转子磁链的稳态方程式(4-13),就可以从转子磁链直接得到定子电流d轴分量的给定值,再通过对定子电流的有效控制,就形成了转差矢量控制,避免了磁链的闭环控制。这种控制方法也称为间接磁场定向矢量控制,不需要实际计算转子磁链的幅值和相位,用转差频率和量测的转速相加后积分来估计磁链相对于定子的位置,结构比较简单,所能获得的动态性能基本上可以达到直流双闭环控制系统的水平,得到了较多的推广应用,其控制基本框图如图4-3所示。此时

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图4-3 转差频率矢量控制基本框图

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这种原理的控制算法

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它的基本思想是以定子电流的幅值、相位和频率为控制量,保持电机的旋转磁场大小不变,而改变磁场的旋转速度,以此控制电机,可得到无延时的转矩响应。这种方法可以低速稳定运行,因而在许多接近零速运行的系统中广泛采用这种方法。但由于矢量控制方程没变,系统性能同样受转子参数变化的影响。

间接磁场定向控制中,对转子时间常数比较敏感,当控制器中这个参数不正确时,计算出的转差频率也不正确,得出的磁链旋转角度将出现偏差,即出现定向不准的问题。磁链和转矩瞬时误差表现为一个二阶暂态过程,其衰减时间常数为τr,振荡频率为计算出的错误的转差频率。由于τr较大,因而振荡衰减会比较慢。而且不正确的稳态转差也将导致稳态的转矩误差,严重影响了系统性能,同时还会引起电机的额外发热和效率降低。

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