異步電動(dòng)機(jī)矢量控制(FOC)和直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方案的比較

1、 維普資訊 異 步 電 動(dòng)機(jī) 矢 量 控 制 （ ）和直 接 轉(zhuǎn) 矩控 制 （ ） 案 的 比較 變 流 技術(shù) 與電 力 牽引 方 斜 坡 波形 ，迫使定 子 磁通 命 令緩 慢 變化 ，就可 容 易地 得 到定 子 電流 的非 直 接控 制 。 低速 下 性能 眾 所周知 ，基本 方案在 低速 時(shí)受非期 望 出現(xiàn) 的弱磁 現(xiàn) 象 的影 響 。在 這些 工 況下 ，控 制 系統(tǒng) 多次 選 擇零 電壓矢 量 ，以確定 由定 子 電 阻壓 降影 響造成 的磁 通量 的減小 。圖 給出 了在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 ，轉(zhuǎn)矩 圖中黑 點(diǎn)表示合成 電壓矢量 端 。例 如 ，標(biāo) 號(hào) “ ” 表示 由電壓空 間矢量 、

2、和 合成 的電壓矢 量 ，這 個(gè) 電壓 矢量 每個(gè) 應(yīng)用 于 三分 之一 的循 環(huán)周 期 。 電壓 矢 量 的數(shù) 量增 加 可定 義 更加 準(zhǔn) 確 的開關(guān) 表 以 便 能 夠根 據(jù) 轉(zhuǎn)子 速 度選 擇 電壓 矢 量 。開 關(guān)表 可 通過(guò) 分 析 施 加 的 電壓矢 量 與相 應(yīng) 的轉(zhuǎn) 矩 和磁 鏈 變化 聯(lián) 系 的方 程 來(lái) 推導(dǎo) 。 為 時(shí) ，定子磁 通變化數(shù)值 仿真得 到的定子磁 通變 化 。另 外 ，通 過(guò) 改 變 基 本 開 關(guān) 表 以便 根 據(jù) 合 適 準(zhǔn) 則 為 了說(shuō) 明這種新 方 案 的有效性 ，進(jìn)行 了數(shù)值 仿 真。 圖 給出 了關(guān) 于 電流波 形和 電流頻譜 的仿 真結(jié) ，利

3、用所有可用 的電壓矢 量 ，可避免上述 缺陷 。 果 。為 了便 于 比較 ，圖 和圖 分別給 出了 和 相 同量 的仿真結(jié)果 。轉(zhuǎn)子 速度為 、轉(zhuǎn)矩 為 ，假設(shè)循 環(huán)周期為 ，與 的 的 星 。 趔 孽 贈(zèng) 。 差不 是 由于 大 大提 高 了計(jì) 算 時(shí) 間的緣 故 ，而是 出于保 持 和 平均開關(guān)頻率相 等的需要 ?？?以指 出 ， 定 子電流量 與 方案相 同 ，并 已證實(shí) ，轉(zhuǎn)矩 脈動(dòng)也 與 方案相 同。 圖 定子 磁 鏈 幅值 ， ， 新穎 的 方案 （ ） 在 每一 循環(huán) 周期 時(shí)要 求 精確 補(bǔ) 償 磁通 和轉(zhuǎn) 矩 變化 耀 的定 子磁 通矢 量變 化 的計(jì)算 中 ，采用 預(yù) 檢

4、技 術(shù)可 以大 大減小 方案 的電流和轉(zhuǎn) 矩 的脈 動(dòng) 。為 了應(yīng) 用這一 原 理 ，控 制 系統(tǒng)應(yīng) 能產(chǎn) 生任 一 電壓 矢量 （ 如使 用空 例 間矢量調(diào) 制技術(shù) ） 。通過(guò) 在每 一循環(huán)周 期應(yīng)用 不 同預(yù) 定 時(shí)段 的 電壓 矢 量可 以接 近這 種理 想性 能 ，這樣 就 產(chǎn)生 了離散空間矢量調(diào)制 （ ）技術(shù) ，它 只需增 加很少 的計(jì)算時(shí) 間。按照這 一工作 原理 ，根據(jù) 基本 中使 用 的電壓矢 量 能夠 合成 新 的 電壓矢 量 。 已經(jīng)證實(shí) ，把循 環(huán)周期細(xì)分 為 個(gè)相等 的時(shí)段 ，就 能使 電流 和轉(zhuǎn) 矩脈動(dòng) 大大減 小 ，而不需 要太 復(fù)雜 的開關(guān) 表 。使用 基 于 個(gè)

5、相等 時(shí)段 的 技 術(shù)能 夠 產(chǎn)生 如圖 示的 所 個(gè) 電壓矢 量 。 、 、 圖 定子 電流 （ ）及其諧 波頻譜 （ ） 據(jù) ， 、 （） ： 、 、 、 、 、 、 ： 、 、 、 ： 、 、 ， ， ， 培 蜊 鏨 ： 一 ， ， 、 一 ， ， 滋 一 ÷ ， 圖 定子 電流 （ ）及其諧 波頻譜 （ ） 、 盟 一 一 ， ， 結(jié) 論 本文 的 目的在 于給 出 和 技術(shù)之 間 的恰 、 圖 每循環(huán) 周期 個(gè)相同時(shí)段 內(nèi) 產(chǎn)生的電壓矢量 當(dāng)?shù)谋容^ ，以使用戶能針對(duì)任何需要轉(zhuǎn)矩控制的應(yīng)用 場(chǎng) 合確定更 合適 的解決方案 。 （ 下轉(zhuǎn)第 頁(yè) ） 維普資訊 變 流技 術(shù)與 電

6、力牽 引 無(wú)電流傳 感器的三點(diǎn) 式升壓型整流 器恒頻控 制 。圖 （ 表示整 流器 交流側(cè)測(cè)得 的開關(guān) 電壓 波 ） 一 一 硼 硼 形 ， ， 。 對(duì)應(yīng) 的線 電流見(jiàn) 圖 （ ，和 ， ）所 一 一嘲 示 。從 圖 （ ）可 以看到 ，在 本控 制方 案 中 ，開 關(guān) 一 婦 啊 整流 器實(shí)現(xiàn) 了多級(jí) 控制 。此外 ，從 圖 （ ）可以 看 到 ，輕 微 畸變 的線 電流 與交 流 電壓 同相 ，因而 實(shí) 現(xiàn) 了功率 因數(shù) 為 的 目標(biāo) 。最 后 ，本 方 案 的整 流 器 開關(guān) 損耗減 至最 小 ，這是 因?yàn)?每個(gè) 時(shí)限內(nèi)總是只有 個(gè) 器件 進(jìn) 行 高頻 開關(guān) 動(dòng) 作 。在 一個(gè) 周 期

7、中存 在 著無(wú) 開 關(guān) 工作 的 個(gè) 。 時(shí)限 ，所測(cè)得 主開關(guān) 的開關(guān)模式 見(jiàn) 圖 （ ）所 示 。 砸 一啊 嗣 一 一 一 一 八 、 結(jié) 論 本 文 提 出 了一 種 三點(diǎn)式 升壓 型 整 流器 的恒 頻 控 制新方案 ，并 作 了驗(yàn)證 。僅用 個(gè)主開關(guān) ，其 開關(guān)工 ， ， 作 僅 占三 分之 二 周期 ，使 整 流 器解 耦 成 為 串聯(lián) 式倍 壓 升 壓變 流 器 。通 過(guò)改 變線 路 電感 電流 的 變化 率 ，控 制 器 規(guī)定 開關(guān) 的 占空 比 ，以獲得 與三 相 電壓 同相 的正 弦 電 流 ，并 獲得 和穩(wěn)態(tài) 直流母 線 電壓 。 其優(yōu) 點(diǎn)是 結(jié) ； ， ， 、 、 一

8、 構(gòu) 簡(jiǎn)化 ，且 無(wú)需 電流傳 感 器 。所 提 的新 方 案 可 同時(shí) 有 效 解 決 大功 率 和低 成本 的應(yīng) 用 問(wèn)題 。 （ 考 文獻(xiàn) 篇 略 ） 參 譯 （ （ ） ） ， （）通 斷模式 （ 是 的倒敷 ，等等） 譯 者 ：倪 覺(jué) 生 圖 樣 機(jī) 系統(tǒng) 被 測(cè) 波 形 校 者 ：黃 慧 （ 上接 第 頁(yè) ） 種方 案 的整 體性 能 是相 當(dāng)?shù)?。對(duì) 高 動(dòng)態(tài) 性 能 的應(yīng) 用 場(chǎng) 合 ， 可 以優(yōu) 先考 慮 ；但 另一 方面 表現(xiàn) 出較 大 的電 流和轉(zhuǎn)矩 脈動(dòng) 。這 一缺點(diǎn)可 由新 方案 （ ） 部 分 得 到補(bǔ) 償 。 堰 腳 方案便 于實(shí)現(xiàn) ，只需很少 的計(jì)算 時(shí)間 。因此 ， 可 以利用低成本 板 。相對(duì)于基本 方案 ， 技術(shù) 的實(shí)現(xiàn)僅需 提高 的計(jì)算 時(shí) 間。那么 ，正 如數(shù) 值仿 真 中使 用 的 的循 環(huán) 周期 ，可 以有 足夠 趔 馨 蜊 鏨 的時(shí) 間用 以參 數(shù) 自適應(yīng) 調(diào) 節(jié) 、保 護(hù) 以及 診 斷 。 （ 考文獻(xiàn) 參 篇 略