矢量控制和直接转矩控制

  凋速系统的任务是控制速度速度通过转矩来改变,调速系统的性能取决于转矩控制的好坏,矢量控制(VC)和直接转矩控制(DTC)的任务都是实现高性能的转矩控制,它们的速度调节部分相同异步的转矩等于磁链矢量和定子电流矢量i的矢量积。磁链不能直接测量,需要通过定子电压、电流及电动机参数算得。

  有三种磁链:定子磁链、转子磁链和气隙磁链,在控制中常用前两种。

  这就是计算磁链的电压模型。当电动机转速很低(小于5%~10%)时,“很小,电压模型误差大,需要用定子电流来计算磁链一电流模型。电流模型计算以转子磁链为基础,在此条件下,转矩与磁链存在解耦关系,计算方便。

  由于定子电压、电流都是交流量,处理起来较麻烦,所以在VC控制系统中,借助于坐标变化,把它们变成d-q坐标系的直流量,计算得到的控制量再经反变换变回交流去产生PWM信号。为了在高速和低速均能取得好的性能,立用了电压、电流两个模型,涉及到的电动机参数多。

  在DTC系统中用交流量直接计算转矩和磁链,然后通过转矩、磁链两个Band—Band控制器产生PWM信号,省去了坐标变换。在研制DTC的初期没有考虑低速运行工况,并以定子磁链为基础,涉及的电动机参数只有R一个,因此DTC的供货商大力宣传DTC计算简单,涉及电动机参数最少,精度高等。实际上在考虑低速运行工况后,DTC也必须引入电流模型,也要用到转子磁链,涉及的电动机参数和Vc一样多,所以精度也一样。DTC没有坐标变换,计算公式简单,但为了实现Band—Band控制,必须在一个开关周期中计算很多次,要求计算速度快。以ABB公司的ASC600系列为例,它的计算周期是25us。在VC中测量电压电流一个开关周期内的平均值,然后一周期计算一次,对计算速度的要求低;以Siemens公司的6SE70系列为例,计算周期是400us,相差16倍。矢量变换计算不过是四个乘法和两个加法,以现在处理器的能力很容易实现。另外以定子磁链为基础也不是DTC的专利,有的VC系统也以定子磁链为基础。转矩控制的响应时问,根据产品样本,ASC600(DTC)是5ms,6SE70(VC)也是5ms,再快的响应机械本身也受不了。

  有人认为,DTC利用磁链幅值的Band—Band控制得到近似的圆形磁场,磁链幅值的波动会导致转矩波动,而VC是连续控制,磁链幅值不变,无转矩波动,这种看法欠妥。DTC中由于存在转矩Band—Band控制,转矩平均值不会受磁链变化影响而波动,磁链变化只影响电流波形;对于VC,由于按PWM模式工作,在一个开关周期内不可控制,也不是连续控制,同样存在电流脉动并导致转矩脉动,6SE70的转矩脉动为2%。

  综上所述,作者认为这两种系统无本质区别,只不过在实现转矩控制时走了不同的路,不存在谁优于谁、谁取代谁的问题。

,

  凋速系统的任务是控制速度速度通过转矩来改变,调速系统的性能取决于转矩控制的好坏,矢量控制(VC)和直接转矩控制(DTC)的任务都是实现高性能的转矩控制,它们的速度调节部分相同异步的转矩等于磁链矢量和定子电流矢量i的矢量积。磁链不能直接测量,需要通过定子电压、电流及电动机参数算得。

  有三种磁链:定子磁链、转子磁链和气隙磁链,在控制中常用前两种。

  这就是计算磁链的电压模型。当电动机转速很低(小于5%~10%)时,“很小,电压模型误差大,需要用定子电流来计算磁链一电流模型。电流模型计算以转子磁链为基础,在此条件下,转矩与磁链存在解耦关系,计算方便。

  由于定子电压、电流都是交流量,处理起来较麻烦,所以在VC控制系统中,借助于坐标变化,把它们变成d-q坐标系的直流量,计算得到的控制量再经反变换变回交流去产生PWM信号。为了在高速和低速均能取得好的性能,立用了电压、电流两个模型,涉及到的电动机参数多。

  在DTC系统中用交流量直接计算转矩和磁链,然后通过转矩、磁链两个Band—Band控制器产生PWM信号,省去了坐标变换。在研制DTC的初期没有考虑低速运行工况,并以定子磁链为基础,涉及的电动机参数只有R一个,因此DTC的供货商大力宣传DTC计算简单,涉及电动机参数最少,精度高等。实际上在考虑低速运行工况后,DTC也必须引入电流模型,也要用到转子磁链,涉及的电动机参数和Vc一样多,所以精度也一样。DTC没有坐标变换,计算公式简单,但为了实现Band—Band控制,必须在一个开关周期中计算很多次,要求计算速度快。以ABB公司的ASC600系列为例,它的计算周期是25us。在VC中测量电压电流一个开关周期内的平均值,然后一周期计算一次,对计算速度的要求低;以Siemens公司的6SE70系列为例,计算周期是400us,相差16倍。矢量变换计算不过是四个乘法和两个加法,以现在处理器的能力很容易实现。另外以定子磁链为基础也不是DTC的专利,有的VC系统也以定子磁链为基础。转矩控制的响应时问,根据产品样本,ASC600(DTC)是5ms,6SE70(VC)也是5ms,再快的响应机械本身也受不了。

  有人认为,DTC利用磁链幅值的Band—Band控制得到近似的圆形磁场,磁链幅值的波动会导致转矩波动,而VC是连续控制,磁链幅值不变,无转矩波动,这种看法欠妥。DTC中由于存在转矩Band—Band控制,转矩平均值不会受磁链变化影响而波动,磁链变化只影响电流波形;对于VC,由于按PWM模式工作,在一个开关周期内不可控制,也不是连续控制,同样存在电流脉动并导致转矩脉动,6SE70的转矩脉动为2%。

  综上所述,作者认为这两种系统无本质区别,只不过在实现转矩控制时走了不同的路,不存在谁优于谁、谁取代谁的问题。

矢量控制和直接转矩控制

相关文章:

你感兴趣的文章:

标签云: