MC-DTC系統(tǒng)的速度辨識(shí)及控制策略研究

1、MC-DTC系統(tǒng)的速度辨識(shí)及控制策略研究朱建林1，毛朝斌1，易靈芝1，譚平安1，張小平21 （湘潭大學(xué)信息工程學(xué)院, 湘潭411105）2 （湖南南科技大大學(xué)信息息與電氣氣工程學(xué)學(xué)院 湘湘潭4111201）（E-maail: n）摘要：對于于無速度度傳感器器的研究究主要針針對電動(dòng)動(dòng)機(jī)的矢矢量控制制系統(tǒng)，而而應(yīng)用于于直接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩控制制（DTTC）系系統(tǒng)的很很少。本本文研究究基于矩矩陣變換換器（MC）直接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩控制制系統(tǒng)（MMC-DDTC）應(yīng)用無速度傳感器技術(shù)以及將三者融合的技術(shù)。討論了無速度傳感器的直接計(jì)算方法和模型自適應(yīng)方法，重點(diǎn)討論了速度自適應(yīng)辨識(shí)方法與滿足系統(tǒng)融合要求的控制策略。仿真實(shí)驗(yàn)表明

2、，速度自適應(yīng)辨識(shí)速度高于直接計(jì)算精度，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。同時(shí)能發(fā)揮MC和DTC的優(yōu)勢，成為一種高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：交交流電動(dòng)動(dòng)機(jī)；矩矩陣式變變換器；無速度度傳感器器；直接接轉(zhuǎn)矩控控制中圖分類號(hào)號(hào)：TMM3433 文文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)識(shí)碼：AAStudyy off sppeedd off diistiinguuishh annd cconttroll sttrattegyy byy MCC-DTTC ssysttemZHU JJiann-linn1, MAAO ZZhaoo-bin1, YII Liing-zhii1, TANN Pingg-ann1,ZHANNG XXiaoo-pinng21 (Co

3、olleege of Infformmatiion Enggineeeriing of Xiaang Taan UUnivverssityy，Xiian Tann，41111005)2 ( CColllegee off Innforrmattionn annd EElecctriicall Ennginneerringg, HHunaan UUnivverssityy off Scciennce andd Teechnnoloogy, Xiianggtann 41112001)（E-maail: n) Abstrractt: Thhe sspeeed ssenssorllesss moostl

4、ly aapplly tto vvecttor conntrool ssysttem of eleectrric macchinne，wwherreass seeldoom aapplly tto ddireect torrquee coontrrol（DDTC）ssysttem. Inn thhis papper thee speeed sennsorrlesss ttechhnollogyy baaseddon mattrixx coonveerteer（MMC）ddireect torrquee coontrrol sysstemm（MCC-DTTC）andd thheirr fuusi

5、oon ttechhnollogyy iss sttudiied. Thhe ddireect callcullatiion meaans andd moodell addapttatiion meaans of thee sppeedd seensoorleess aree diiscuusseed，aand thee sppeedd addapttatiion disstinnguiish meaans andd thhe cconttroll sttrattegyy whhichh saatissfieed witth ssysttem of fussionn iss emmphaasi

6、ss diiscuusseed. Simuulattionn reesullts shoow tthatt acccuraacy of parrameeterr iddenttifiicattionn iss hiigheer tthann meeasuuremmentt acccurracyy off diirecct ccalcculaatioon，dynnamiic rrespponsse iis aalsoo faast. Itts aa hiigh-powwereed AAC sspeeed ggoveerniing sysstemm, the preedomminaancee of

7、f MCC annd DDTC aree exxertted at thee saame timme.Key wwordds：AC mmotoor ; maatriix cconvvertter ; sppeedd sennsorrlesss; dirrectt toorquue cconttroll1 引言言在電力電子子、微電電子及計(jì)計(jì)算機(jī)技技術(shù)迅速速發(fā)展的的今天，各各種電力力電子變變換器已已在國民民經(jīng)濟(jì)中中得到廣廣泛的應(yīng)應(yīng)用，但但與此同同時(shí)也給給電力系系統(tǒng)帶來來了諧波波污染和和低功率率因數(shù)等等負(fù)面影影響。矩矩陣變換換器作為為新的“綠色產(chǎn)產(chǎn)品”受到大大家的重重視。目目前對矩矩陣變換換器本身身

8、的研究究已取得得了長足足的進(jìn)展展，但基基于矩陣陣變換器器的直接接轉(zhuǎn)矩控控制的交交流傳動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)的的研究卻卻很少見見諸報(bào)導(dǎo)導(dǎo)。文獻(xiàn)獻(xiàn)1 提出了了一種適適用于矩矩陣變換換器供電電的感應(yīng)應(yīng)電機(jī)調(diào)調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)的組合合控制策策略，同同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了矩陣陣式變換換器的空空間矢量量調(diào)制和和感應(yīng)電電機(jī)的定定子磁場場定向直直接轉(zhuǎn)矩矩控制?；跓o速度傳感器的矩陣變換器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)方面的研究在國內(nèi)外卻還沒見到相關(guān)的報(bào)導(dǎo)。直接轉(zhuǎn)矩控控制(Dirrectt Toorquue CConttroll，DTCC)在19985年年由德國國魯爾大大學(xué)的DDepeenbrrockk教授提提出22，是繼矢矢量控制制之后發(fā)發(fā)展起來來的新型

9、型交流調(diào)調(diào)速技術(shù)術(shù)，具有有轉(zhuǎn)矩響響應(yīng)快和和魯棒性性好的特特點(diǎn)。在在交流調(diào)調(diào)速中，使用矩陣變換器驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)，采用直接轉(zhuǎn)矩的控制方法，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)較好的傳動(dòng)性能，另一方面也可以滿足日益嚴(yán)格的電網(wǎng)電能質(zhì)量的要求，降低諧波污染3。目前，電機(jī)機(jī)速度辨辨識(shí)的方方法很多多，常見見的有直直接計(jì)算算法、自自適應(yīng)法法、模型型參考自自適應(yīng)法法、神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法法以及卡卡爾曼濾濾波法等等。這些些方法的的研究大大多是針針對矢量量控制系系統(tǒng)開展展的。由由于直接接轉(zhuǎn)矩控控制系統(tǒng)統(tǒng)有自己己的特點(diǎn)點(diǎn)，因此此有些速速度辨識(shí)識(shí)方法并并不適用用或其效效果遠(yuǎn)不不如矢量量控制系系統(tǒng)中應(yīng)用。本文文對直接接計(jì)算法法和轉(zhuǎn)速速模型參參考自適適

10、應(yīng)辨識(shí)識(shí)法進(jìn)行行了仿真真研究。并并重點(diǎn)討討論了速速度模湖南教育廳廳科研項(xiàng)項(xiàng)目資助助(066C8333)。Hunann edducaatioon ddepaartmmentt prrojeect of peccuniiaryy aiid (06cc8333) .型參考自適適應(yīng)辨識(shí)識(shí)方法與與滿足系系統(tǒng)融合合要求的的控制策策略。1975年年AAAbboondaantii等人推推導(dǎo)出基基于穩(wěn)態(tài)態(tài)方程的的轉(zhuǎn)差頻頻率估算算法，在在無速度度傳感器器領(lǐng)域作作出了首首次嘗試試4。文獻(xiàn)5率率先采用用模型參參考自適適應(yīng)(MMRASS )的的方法實(shí)實(shí)現(xiàn)了對對電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的自自適應(yīng)辨辨識(shí)。文文獻(xiàn)66和文文獻(xiàn)77在電電機(jī)全

11、階階觀測器器的基礎(chǔ)礎(chǔ)上分別別采用李李雅普諾諾夫理論論和波波波夫理論論推導(dǎo)出出了電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速以以及電機(jī)機(jī)定轉(zhuǎn)子子電阻的的自適應(yīng)應(yīng)收斂率率，從而而構(gòu)造了了速度自自適應(yīng)的的轉(zhuǎn)子磁磁鏈觀測測器。UUwe Baaaderr等學(xué)者者采用定定子磁場場的角速速度減去去轉(zhuǎn)子磁磁場相對對于轉(zhuǎn)子子的角速速度以及及定轉(zhuǎn)子子磁場的的相對角角速度，即即得到電電機(jī)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速88。無無速度傳傳感器技技術(shù)可以以提高轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的檢檢測精度度，降低低系統(tǒng)成成本，提提高系統(tǒng)統(tǒng)的可靠靠性。根據(jù)模型參參考自適適應(yīng)（MMRASS）原理，本本文以電電機(jī)反電電勢的模模型，構(gòu)構(gòu)建直接接將閉環(huán)環(huán)觀測得得到的定定子磁鏈鏈應(yīng)用于于矩陣式式變換器器DTCC系統(tǒng)

12、9。由于于采用自自適應(yīng)原原理對電電機(jī)反電電勢觀測測，使得得電機(jī)反反電勢及及轉(zhuǎn)速的的計(jì)算更更為準(zhǔn)確確。根據(jù)據(jù)上述思思路，本本文在MMATLLAB/SIMMULIINK環(huán)環(huán)境下構(gòu)構(gòu)建了仿仿真模型型，對矩矩陣變換換器交流流電機(jī)無無速度傳傳感器直直接轉(zhuǎn)矩矩系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行仿真真。2 矩陣陣變換器器控制策策略11矩陣變換器器是由連連接在兩兩個(gè)獨(dú)立立的三相相系統(tǒng)之之間的雙雙向開關(guān)關(guān)矩陣組組成110。三相三相矩矩陣變換換器在理理論上可可以等效效為一個(gè)個(gè)電壓源源整流器器（VSSR）和和一個(gè)電電壓源逆逆變器（VVSI）的虛擬連接。在矩陣變換器的等效的交-直-交模型中，輸出電壓空間矢量調(diào)制和輸入電流空間矢量調(diào)制是分開進(jìn)

13、行的，而在矩陣變換器的實(shí)際模型中，同一個(gè)開關(guān)既要承擔(dān)整流的任務(wù)，又要擔(dān)負(fù)起逆變的任務(wù)，整流和逆變是在相互包含中進(jìn)行的。同時(shí)滿足矩陣變換器的調(diào)制策略和交流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的開關(guān)組合共有21種，如表1所示。表1 矩矩陣變換換器開關(guān)關(guān)組合Tablee 1 Swittchiing Connfigguraatioons Useed IIn Thee Proopossed Conntrool SScheeme開關(guān)組合A B CC +1a b bb -1b a aa- -+2b c cc -2c b bb- -+3c a aa -3a c cc- -+4b a bb -4a b aa-+5c b cc -5

14、b c bb-+6a c aa -6c a cc-+7b b aa -7a a bb-+8c c bb -8b b cc-+8a a cc -9c c aa-0a a aa - -0b b bb - -0c c cc - -由表1和PPARKK矢量變變換可以以得到如如圖1(a)輸輸入電流流空間矢矢量和圖圖1(bb)輸出出相電壓壓空間矢矢量。在在圖1(a)輸輸入電流流空間矢矢量圖中中，根據(jù)據(jù)空間矢矢量調(diào)制制原理，輸輸入相電電流參考考空間矢矢量的相相位由檢檢測到的的輸入相相電壓空空間矢量量和設(shè)定定的輸入入相移角角決定。任任意時(shí)刻刻輸入相相電流參參考空間間矢量可可由組成成所在扇扇區(qū)的兩兩個(gè)相鄰鄰的非

15、零零開關(guān)狀狀態(tài)矢量量和一個(gè)個(gè)零矢量量合成得得到，而而開關(guān)狀狀態(tài)矢量量在每個(gè)個(gè)采樣周周期內(nèi)的的持續(xù)時(shí)時(shí)間可根根據(jù)空間間矢量調(diào)調(diào)制原理理和正弦弦定理計(jì)計(jì)算得到到。同理，在圖圖1(bb)輸出出電壓空空間矢量量圖中，考考慮VSSI的輸輸出相電電壓空間間矢量調(diào)調(diào)制。任任意時(shí)刻刻的輸出出相電壓壓參考空空間矢量量由所在在扇區(qū)的的兩個(gè)相相鄰的非非零電壓壓開關(guān)狀狀態(tài)矢量量和一個(gè)個(gè)零矢量量組合而而成，而而開關(guān)狀狀態(tài)矢量量的持續(xù)續(xù)時(shí)間則則根據(jù)空空間矢量量調(diào)制原原理計(jì)算算得到。圖1 輸入入電流、輸輸出電壓壓空間矢矢量Fig1 Inpput currrennt aand Outtputt vooltaage spaac

16、e vecctorrs 將以上兩個(gè)個(gè)空間矢矢量調(diào)制制過程結(jié)結(jié)合起來來，就可可以使矩矩陣式變變換器實(shí)實(shí)現(xiàn)如下下功能：在感性性負(fù)載條條件下，輸輸出電流流波形為為正弦；在經(jīng)過過輸入LLC濾波波器濾波波后，輸輸入電流流波形為為正弦；通過改改變輸入入相移角角，可以以方便地地調(diào)節(jié)輸輸入功率率因數(shù)。3 無速速度傳感感器矩陣陣變換器器與DTTC組合合控制策策略3.1 速度辨辨識(shí)3.1.11 直接接計(jì)算法法 這這種方法法的出發(fā)發(fā)點(diǎn)是，根根據(jù)電機(jī)機(jī)的基本本電路及及電磁關(guān)關(guān)系式，推推導(dǎo)出關(guān)關(guān)于轉(zhuǎn)差差或轉(zhuǎn)速速的估計(jì)計(jì)表達(dá)式式。 在靜靜止坐標(biāo)標(biāo)系中，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子磁鏈鏈可以表表示為： （11）轉(zhuǎn)子磁鏈與與定子坐坐標(biāo)系軸的夾夾角

17、可以表表示為： （2）由此得轉(zhuǎn)子子磁鏈的的旋轉(zhuǎn)角角速度為為： （3）另外可以將將式（33）轉(zhuǎn)換換為前向向差分的的形式，即即“ （44）式中，T為為控制周周期。將將式（11）代入入式（33）得： （5）由于電機(jī)的的電磁轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為： （6）因此電機(jī)速速度為： （77）式中，npp為電機(jī)機(jī)極對數(shù)數(shù)。由式式（4）（7）可以求求得電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速?？煽梢姶朔椒椒ɡ碚撜撋蠜]有有延時(shí)，具具有較好好的動(dòng)靜靜態(tài)性能能，但缺缺乏誤差差校正環(huán)環(huán)節(jié)，任任何參數(shù)數(shù)的變化化或檢測測誤差都都將直接接導(dǎo)致推推算誤差差。3.1.22轉(zhuǎn)速的的模型參參考自適適應(yīng)辨識(shí)識(shí)111 基基本原理理是將不不含轉(zhuǎn)速速的方程程作為參參考模型型，含有有轉(zhuǎn)速

18、的的方程作作為可調(diào)調(diào)模型，并并且兩個(gè)個(gè)模型具具有相同同物理意意義的輸輸出量。利利用兩個(gè)個(gè)模型輸輸出量構(gòu)構(gòu)成的誤誤差，采采用比例例積分自自適應(yīng)率率實(shí)時(shí)調(diào)調(diào)節(jié)可調(diào)調(diào)模型參參數(shù)(轉(zhuǎn)速)，以實(shí)實(shí)現(xiàn)估算算轉(zhuǎn)速的的目的。 基基于上述述思想，由由交流電電機(jī)模型型可知轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子磁場場下的觀觀測模型型。轉(zhuǎn)子子磁鏈的的電流模模型1213為： （8） （9）式中r=Lr/Rr為轉(zhuǎn)子子時(shí)間常常數(shù)。 對式（8）、（9）兩邊微微分，電電機(jī)反電電勢模型型可寫為為： （10） （11）轉(zhuǎn)子磁鏈的的電壓模模型： （12） （13）式中=11-L22m/(LsLr)。由式（122）、（13）可知，電電機(jī)反電電勢模型型可寫為為： （1

19、4） （15）從式（144）、（15）可以看看出，反反電勢與與轉(zhuǎn)速信信息無關(guān)關(guān)，而式式（10）、（4）中觀測測到的反反電勢受受電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的影影響。從從而可以以認(rèn)為（14）、（15）觀測到到的反電電勢是準(zhǔn)準(zhǔn)確的。若若能使式式（10）、（11）反電勢勢跟蹤式式（14）、（15）所觀測測到的反反電勢，也也就是使使估算轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速跟蹤蹤電機(jī)運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)實(shí)際轉(zhuǎn)速速。 在在一個(gè)采采樣周期期內(nèi)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速r的變化化可以忽忽略不計(jì)計(jì)，即認(rèn)認(rèn)為轉(zhuǎn)速速不變。以以式（14）、（15）為辨識(shí)識(shí)系統(tǒng)的的參數(shù)模模型，用用速度辨辨識(shí)值代代替式（10）、（11）中的r，設(shè)計(jì)計(jì)速度辨辨識(shí)系統(tǒng)統(tǒng)的可調(diào)調(diào)模型為為； （16） （17） 、為為

20、反電勢勢的辨識(shí)識(shí)值。用用式（10）減去式式（16），式（11）減去式式（17）可得到到辨識(shí)系系統(tǒng)的誤誤差方程程為（誤誤差變量量，）： （18） （19）根據(jù)該偏差差利用波波波夫超超穩(wěn)定性性理論得得到自適適應(yīng)律，從從而準(zhǔn)確確地對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速進(jìn)行行辨識(shí)。 通通常，電電機(jī)模型型是線性性時(shí)變系系統(tǒng)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速r是變量量。然而而當(dāng)轉(zhuǎn)速速r的變化化速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于于電量的的變化速速度時(shí)，可可以認(rèn)為為是常數(shù)數(shù)。此外外，電機(jī)機(jī)的定子子電阻RRs和轉(zhuǎn)子子電阻RRr隨溫度度緩慢變變化，也也可以看看作常數(shù)數(shù)。據(jù)此此，依據(jù)據(jù)波波夫夫超穩(wěn)定定理論推推導(dǎo)出轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速r的自適適應(yīng)收斂斂律，并并使系統(tǒng)統(tǒng)保持穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)。將誤誤差方程程記為：

21、 （20）式中， 轉(zhuǎn)速的的辨識(shí)為為如下： （21） 因此，采采用（21）作為r的自適適應(yīng)律，可可以使系系統(tǒng)滿足足穩(wěn)定條條件。為為了滿足足動(dòng)態(tài)性性能的要要求，積積分形式式的轉(zhuǎn)速速自適應(yīng)應(yīng)（21）可以改改用公式式（22）所示的的比例微微分形式式的自適適應(yīng)率。 （22） 由由于定子子電阻的的存在，使使辨識(shí)性性能在低低速下沒沒有得到到較大的的改進(jìn)。本本文采用用從參考考模型中中去掉定定子電阻阻，采用用無功功功率模型型，令： （23） （224）無功功率可可表示為為 （255）式中“”表表示矢量量積。將將式（114）（115）寫寫成復(fù)數(shù)數(shù)形式為為 （266）由于，可得得： （277）以式（100）、（11

22、1）求求得的ees與is叉積得得到式（228）作作為可調(diào)調(diào)模型的的輸出 （288）同樣可以推推得角速速度表達(dá)達(dá)式如式式（299）： （229） 無無功功率率模型的的最大優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是消消除了定定子電阻阻的影響響，為拓拓寬調(diào)速速范圍提提供了新新途徑。為為此，可可以構(gòu)成成圖2所所示的模模型參考考自適應(yīng)應(yīng)辨識(shí)方方案。圖2 模模型參考考自適應(yīng)應(yīng)速度辨辨識(shí)系統(tǒng)統(tǒng)框圖Fig2 Moddel reffereencee addapttatiion speeed disstinnguiish sysstemm diiagrram3.2組合合控制策策略矩陣變換器器不具有有作為直直流儲(chǔ)能能環(huán)節(jié)的的大電感感或大電電容，這這

23、一特點(diǎn)點(diǎn)使得輸輸入側(cè)與與輸出側(cè)側(cè)之間可可以相互互直接影影響。當(dāng)當(dāng)矩陣變變換器輸輸入側(cè)電電壓出現(xiàn)現(xiàn)不平衡衡或畸變變時(shí)，輸輸出側(cè)電電壓波形形會(huì)發(fā)生生相應(yīng)的的變化；而當(dāng)輸輸出側(cè)負(fù)負(fù)載發(fā)生生變化引引起輸出出電流波波形變化化時(shí)，矩矩陣變換換器的輸輸入側(cè)電電能質(zhì)量量也很容容易受到到嚴(yán)重的的影響。在在矩陣變變換器驅(qū)驅(qū)動(dòng)異步步電動(dòng)機(jī)機(jī)調(diào)速系系統(tǒng)中，變變換器的的輸出側(cè)側(cè)電壓電電流關(guān)系系到異步步電動(dòng)機(jī)機(jī)的傳動(dòng)動(dòng)性能，而而輸入側(cè)側(cè)電流關(guān)關(guān)系到電電網(wǎng)電能能質(zhì)量，因因此，必必須將矩矩陣變換換器的調(diào)調(diào)制和異異步電動(dòng)動(dòng)機(jī)的控控制結(jié)合合起來一一并實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。本文提出的的組合控控制策略略可由一一個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖33所示的的組合控控制器

24、實(shí)實(shí)現(xiàn)，它它能夠同同時(shí)進(jìn)行行矩陣變變換器的的空間矢矢量調(diào)制制和基于于異步電電動(dòng)機(jī)的的定子磁磁場定向向直接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩控制制。圖3 采采用組合合控制器器的矩陣陣式變換換器驅(qū)動(dòng)動(dòng)交流電電動(dòng)機(jī)調(diào)調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)框圖Fig.33 Thee maatriix cconvvertter ddrovve iinduuctiion mottor driive sysstemm diiagrram of thee inntrooducce commbinnatiion conntroolleer 該該交流調(diào)調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)采用雙雙閉環(huán)控控制方式式，內(nèi)環(huán)環(huán)由轉(zhuǎn)矩矩和磁鏈鏈滯環(huán)比比較器構(gòu)構(gòu)成。當(dāng)當(dāng)電機(jī)的的某一參參數(shù)發(fā)生生變化，經(jīng)經(jīng)過

25、轉(zhuǎn)矩矩和磁鏈鏈比較器器控制作作用，給給出矩陣陣變換器器的開關(guān)關(guān)信號(hào)，將將電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和磁磁鏈控制制在差范范圍內(nèi)。外外環(huán)是轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制制環(huán)，由由PI調(diào)節(jié)器器構(gòu)成，控控制電機(jī)機(jī)的轉(zhuǎn)速速跟隨轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速指令令。在一個(gè)PWWM周期期為TP時(shí)間內(nèi)內(nèi)，直接接轉(zhuǎn)矩控控制所需需要的某某一電壓壓矢量，只只能夠由由矩陣變變換器的的兩種開開關(guān)組合合進(jìn)行矢矢量合成成，這樣樣可以減減小轉(zhuǎn)矩矩脈動(dòng)和和使輸入入電壓跟跟隨電網(wǎng)網(wǎng)電源。例例如，空空間電壓壓矢量VV1是直接接轉(zhuǎn)矩控控制系統(tǒng)統(tǒng)需要的的電壓矢矢量，若若輸入電電壓空間間矢量也也位于第第扇區(qū)，則則只有開開關(guān)組合合+1，-3滿足足條件，它它們在一一個(gè)周期期內(nèi)的導(dǎo)導(dǎo)通時(shí)間間占空比比分

26、別為為: （30） （31）4 仿真結(jié)結(jié)果分析析為了驗(yàn)證矩矩陣變換換器無速速度傳感感器DTTC系統(tǒng)統(tǒng)的性能能，本文文使用MMATLLAB/SIMMULIINK進(jìn)進(jìn)行了數(shù)數(shù)字仿真真。電機(jī)機(jī)參數(shù)為為：鼠籠籠式異步步電動(dòng)機(jī)機(jī)P=330Kww，Rs=0.4355，Rr=0.8166，Ls=0.02HH，Lr=0.02HH，Lm=0.69HH，電機(jī)極極對數(shù)PP=2。負(fù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩矩為Tgg=255NMM，磁鏈鏈參考值值為=0.556wbb，PI調(diào)節(jié)節(jié)器輸出出為500N.mm，系統(tǒng)統(tǒng)的PWWM周期期Tp=40s。電電機(jī)啟動(dòng)動(dòng)時(shí)以PPI調(diào)節(jié)節(jié)器輸出出極限轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)動(dòng)。仿真真波形中中輸入電電流是PPWM波波形。圖

27、4 指令令轉(zhuǎn)速Fig4 Insstruuctiion rottatee sppeedd圖5 辨識(shí)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速Fig5 Idenntifficaatioon oof rrotaate speeed 圖66 計(jì)算算轉(zhuǎn)速Fig6 Calcculaatioon oof rrotaate speeed圖4為指令令轉(zhuǎn)速。圖5、圖6分別為電機(jī)的自適應(yīng)辨識(shí)轉(zhuǎn)速和計(jì)算轉(zhuǎn)速仿真波形（電機(jī)速指令：600r/min800r/min300r/min）?？梢钥闯霾捎盟俣茸赃m應(yīng)辨識(shí)方法，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，穩(wěn)定精度較高；指令轉(zhuǎn)速突變時(shí)辨識(shí)轉(zhuǎn)速反應(yīng)迅速，超調(diào)量小；在較低轉(zhuǎn)速（300r/min）時(shí)仍能保持較高的性能。圖7為矩陣陣變換器器輸入

28、電電壓和輸輸入電流流波形。交交流電機(jī)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)輸入電電壓與輸輸入電流流同相位位，且啟啟動(dòng)迅速速，此時(shí)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為正正，電網(wǎng)網(wǎng)向電動(dòng)動(dòng)機(jī)提供供能量，矩陣變換器的輸入功率因數(shù)為1；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩在圖示第0.06秒時(shí)變?yōu)樨?fù)，電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，矩陣變換器的輸入功率因數(shù)為-1。在負(fù)載變化過程中，定子電流能夠快速穩(wěn)定，且畸變小。電機(jī)在兩種工作狀態(tài)下，矩陣變換器輸入電流可雙向流動(dòng)。圖8為系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)（電機(jī)轉(zhuǎn)速1000r/min）時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩波形。圖9為動(dòng)態(tài)變化時(shí)定子磁鏈波形。虛線-輸入入電壓(V) 實(shí)線-濾波后后輸入電電流（AA）圖7 輸入入電壓和和濾波后后的輸入入電流Fig7 Innputt liine -to

29、o-neeutrral volltagge aand fillterred inpput linne ccurrrentt 圖8 電磁磁轉(zhuǎn)矩,10000r/mminFig.88. EElecctroomaggnettic torrquee，10000 r/mmin.圖9 定定子磁鏈鏈Fig9 Sttatoor ffluxx圖10 矩矩陣變換換器輸入入電流Fig.110 Inpput currrennt oof mmatrrix connverrterr圖11 電電磁轉(zhuǎn)矩矩Fig.111. EElecctroomaggnettic torrquee圖12 定定子電流流Fig.112. Staat

30、orr cuurreent圖10 為為矩陣變變換器輸輸入電流流,圖a為轉(zhuǎn)速速按圖44變化定定子波形形，當(dāng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速變化化時(shí)輸入入電流變變化迅速速，使系系統(tǒng)能快快速回復(fù)復(fù)到穩(wěn)定定狀態(tài)；圖b為為負(fù)載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩按圖圖11a變化時(shí)時(shí)輸入電電流波形形，由圖圖可知當(dāng)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩變化化時(shí)輸入入電流變變化快，無無明顯畸畸變。圖圖11為為動(dòng)態(tài)電電磁轉(zhuǎn)矩矩，其中中a為負(fù)載載指令轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩；圖圖b為負(fù)載載轉(zhuǎn)矩變變化電磁磁轉(zhuǎn)矩波波形。圖圖12為定定子電流流，其中中圖a為為系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)態(tài)（電電機(jī)轉(zhuǎn)速速10000r/mmin）時(shí)定子子電流波波形；圖圖b為負(fù)載載轉(zhuǎn)矩按按圖111a變化時(shí)時(shí)定子電電流波形形。負(fù)載載轉(zhuǎn)矩發(fā)發(fā)生變化化時(shí)定子子電流

31、能能快速變變化，并并迅速回回復(fù)到穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)。5 結(jié)論論基于矩陣變變換器（MMC）和和交流電電動(dòng)機(jī)直直接轉(zhuǎn)矩矩控制（DDTC）技術(shù)，本文提出了一種MC-DTC無速度傳感器的交流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。研究了基于電機(jī)反電勢作為參考模型的MRAS轉(zhuǎn)速辨識(shí)法和直接計(jì)算的轉(zhuǎn)速辨識(shí)法。在闡述矩陣變換器和無速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制方法的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論了三者的融合技術(shù)。仿真實(shí)驗(yàn)證明，這種轉(zhuǎn)速辨識(shí)的精度高于直接計(jì)算模塊的測量精度，動(dòng)態(tài)響應(yīng)也好。系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)還驗(yàn)證了電機(jī)在加減速運(yùn)行時(shí)和負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)的動(dòng)態(tài)性能，以及矩陣變換器的輸入功率因數(shù)可調(diào)節(jié)的特性，這些優(yōu)點(diǎn)有利于提高DTC系統(tǒng)的控制精度和改善電網(wǎng)質(zhì)量。Ref

32、errencce Casaadeii D, Seerraa G, Taani A. Thee usse oof mmatrrix connverrterrs iin ddireect torrquee coontrrol of indducttionn maachiinessJ. IIEEEE Trranss onn IEE, 20001, 488(6): 10557-110644李夙. 異異步電機(jī)機(jī)直接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩控制制M. 北京：機(jī)械工工業(yè)出版版社，220011Sunteer SS, CClarre JJ C. A truue ffourr quuadrrantt maatriix cconvv

33、ertter indducttionn mootorr drrivee wiith serrvo perrforrmannce A. IIEEEE Prroc of PESSC C. Baavenno, Itaaly: IEEEE, 19996: 1446-1151Shinzzo TTamaai, etcc. Speeed Sennsorr-Leess Vecctorr Coontrrol of Indducttionn Mootorr wiith Moddel Reffereencee Addapttivee Syysteem, IEEEE IASS. 119877:1889-1195His

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